Slana voda je najbolj znan primer ionske raztopine, ki prevaja elektriko, vendar razumevanje, zakaj se to zgodi, ni tako preprosto kot izvedba domačega eksperimenta o pojavu. Razlog je v razliki med ionskimi in kovalentnimi vezmi, pa tudi v razumevanju, kaj se zgodi, ko so disociirani ioni izpostavljeni električnemu polju.
V kratkem, ionske spojine vodijo elektriko v vodi, ker se ločijo na nabite ione, ki jih nato privlači nasprotno nabita elektroda.
Jonska obveznica vs. Kovalentna vez
Za boljše razumevanje električne prevodnosti ionskih spojin morate poznati razliko med ionskimi in kovalentnimi vezmi.
Kovalentne vezi nastanejo, ko si atomi delijo elektrone, da dopolnijo svoje zunanje (valentne) lupine. Na primer, elementarni vodik ima v svoji zunanji elektronski lupini en "prostor", zato se lahko kovalentno poveže z drugim atomom vodika, pri čemer si oba delita elektrona, da napolnita lupine.
An ionska vez deluje drugače. Nekateri atomi, kot je natrij, imajo v zunanji lupini enega ali zelo malo elektronov. Drugi atomi, kot je klor, imajo zunanje lupine, ki potrebujejo le še en elektron, da imajo polno lupino. Odvečni elektron v tem prvem atomu se lahko prenese v drugega, da napolni to drugo lupino.
Vendar procesi izgube in pridobivanja volitev ustvarjajo neravnovesje med nabojem v jedru in nabojem iz njega elektronov, tako da nastali atom neto pozitivni naboj (ko se elektron izgubi) ali neto negativni naboj (kadar je pridobljeno). Ti nabiti atomi se imenujejo ioni, nasprotno nabiti ioni pa lahko privlačijo skupaj, da tvorijo ionsko vez in električno nevtralno molekulo, kot je NaCl ali natrijev klorid.
Upoštevajte, kako se "klor" spremeni v "klorid", ko postane ion.
Disociacija ionskih vezi
Ionske vezi, ki ohranjajo molekule, kot je navadna sol (natrijev klorid), se lahko v nekaterih okoliščinah pretrgajo. En primer je, ko so raztopljen v vodi; molekule se "ločijo" na sestavne ione, ki jih vrnejo v svoje napolnjeno stanje.
Ionske vezi se lahko pretrgajo tudi, če se molekule stopijo pri visoki temperaturi, kar ima enak učinek, ko ostanejo v staljenem stanju.
Dejstvo, da kateri koli od teh procesov vodi v zbiranje nabitih ionov, je osrednjega pomena za električno prevodnost ionskih spojin. V povezanih, trdnih stanjih molekule, kot je sol, ne prevajajo električne energije. Ko pa se ločijo v raztopini ali taljenju, se lahko nosite tok. To je zato, ker se elektroni ne morejo prosto gibati po vodi (na enak način kot v prevodni žici), lahko pa se ioni prosto gibljejo.
Ko se uporabi tok
Za nanašanje toka na raztopino se v tekočino vstavita dve elektrodi, obe pritrjeni na baterijo ali vir napolnjenosti. Pozitivno nabita elektroda se imenuje anoda, negativno nabita elektroda pa katoda. Baterija pošlje naboj na elektrode (na bolj tradicionalen način, ko gre za elektrone, ki se premikajo skozi trdni prevodni material) in postanejo različni viri naboja v tekočini, ki proizvajajo elektriko polje.
Ioni v raztopini se na to električno polje odzivajo glede na svoj naboj. Pozitivno nabiti ioni (natrij v raztopini soli) privlačijo katodo, negativno nabiti ioni (kloridni ioni v raztopini soli) pa anodo. To gibanje nabitih delcev je električni tok, ker je tok preprosto gibanje naboja.
Ko ioni dosežejo ustrezne elektrode, pridobijo ali izgubijo elektrone, da se vrnejo v svoje elementarno stanje. Za disociirano sol se pozitivno nabiti natrijevi ioni zberejo na katodi in poberejo elektrode z elektrode, tako da ostane kot osnovni natrij.
Hkrati kloridni ioni izgubijo svoj "dodatni" elektron na anodi in pošljejo elektrode v elektrodo, da zaključijo vezje. Zaradi tega ionske spojine vodijo elektriko v vodi.
