Ako určiť vodivosť v zlúčeninách

Zlúčeniny, ktoré vedú prúd, sú držané spolu elektrostatickými silami alebo príťažlivosťou. Obsahujú pozitívne nabitý atóm alebo molekulu nazývanú katión a negatívne nabitý atóm alebo molekulu nazývanú anión. V tuhom stave tieto zlúčeniny nevedú elektrinu, ale po rozpustení vo vode sa ióny disociujú a môžu viesť prúd. Pri vysokých teplotách, keď sa tieto zlúčeniny stanú kvapalnými, začnú katióny a anióny tiecť a môžu viesť elektrinu aj pri nedostatku vody. Neiónové zlúčeniny alebo zlúčeniny, ktoré sa nerozdeľujú na ióny, nevedú prúd. Môžete vytvoriť jednoduchý obvod so žiarovkou ako indikátorom na testovanie vodivosti vodných zlúčenín. Testovaná zlúčenina v tomto nastavení dokončí obvod a zapne žiarovku, ak môže viesť prúd.

Najjednoduchší spôsob, ako zistiť, či zlúčenina môže viesť prúd, je identifikovať jej molekulárnu štruktúru alebo zloženie. Zlúčeniny so silnou vodivosťou sa po rozpustení vo vode úplne disociujú na nabité atómy alebo molekuly alebo ióny. Tieto ióny sa môžu efektívne pohybovať a prenášať prúd. Čím vyššia je koncentrácia iónov, tým vyššia je vodivosť. Príkladom zlúčeniny so silnou vodivosťou je kuchynská soľ alebo chlorid sodný. Disociuje na kladne nabité sodíky a záporne nabité ióny chlóru vo vode. Síran amónny, chlorid vápenatý, kyselina chlorovodíková, hydroxid sodný, fosforečnan sodný a dusičnan zinočnatý sú ďalšími príkladmi zlúčenín so silnou vodivosťou, známych tiež ako silné elektrolyty. Silné elektrolyty bývajú anorganické zlúčeniny, čo znamená, že im chýbajú atómy uhlíka. Organické zlúčeniny alebo zlúčeniny obsahujúce uhlík sú často slabými elektrolytmi alebo sú nevodivé.

Zlúčeniny, ktoré sa vo vode disociujú iba čiastočne, sú slabé elektrolyty a zlé vodiče elektrického prúdu. Kyselina octová, zlúčenina prítomná v octe, je slabý elektrolyt, pretože sa vo vode disociuje iba mierne. Ďalším príkladom zlúčeniny so slabou vodivosťou je hydroxid amónny. Ak sa použijú iné rozpúšťadlá ako voda, zmení sa iónová disociácia, a tým aj schopnosť prenášať prúd. Ionizácia slabých elektrolytov sa zvyčajne zvyšuje so zvyšovaním teploty. Na porovnanie vodivosti rôznych zlúčenín vo vode používajú vedci špecifickú vodivosť. Merná vodivosť je miera vodivosti zlúčeniny vo vode pri špecifickej teplote, zvyčajne 25 stupňov Celzia. Merná vodivosť sa meria v jednotkách siemens alebo microsiemens na centimeter. Stupeň znečistenia vody je možné určiť meraním špecifickej vodivosti, pretože znečistená voda obsahuje viac iónov a môže generovať väčšiu vodivosť.

Zlúčeniny, ktoré neprodukujú ióny vo vode, nemôžu viesť elektrický prúd. Cukor alebo sacharóza je príkladom zlúčeniny, ktorá sa rozpúšťa vo vode, ale neprodukuje ióny. Rozpustené molekuly sacharózy sú obklopené zhlukmi molekúl vody a sú považované za „hydratované“, ale zostávajú bez náboja. Zlúčeniny, ktoré nie sú rozpustné vo vode, ako je uhličitan vápenatý, tiež nemajú vodivosť: neprodukujú žiadne ióny. Vodivosť si vyžaduje existenciu nabitých častíc.

Elektrická vodivosť vyžaduje pohyb nabitých častíc. V prípade elektrolytov alebo skvapalnených alebo roztavených iónových zlúčenín sa vytvárajú pozitívne a negatívne nabité častice, ktoré sa môžu pohybovať. V kovoch sú kladné kovové ióny usporiadané v tuhej mriežkovej alebo kryštalickej štruktúre, ktorá sa nemôže pohybovať. Ale pozitívne atómy kovu sú obklopené mrakmi elektrónov, ktoré sa môžu voľne pohybovať a môžu prenášať elektrický prúd. Nárast teploty spôsobuje pokles elektrickej vodivosti, čo kontrastuje so zvýšením vodivosti elektrolytmi za podobných okolností.