Слана вода је најпознатији пример јонског раствора који проводи електричну енергију, али разумевање зашто се то догађа није тако једноставно као извођење кућног експеримента на том феномену. Разлог се своди на разлику између јонских веза и ковалентних веза, као и на разумевање шта се дешава када су раздвојени јони подвргнути електричном пољу.
Укратко, јонска једињења проводе струју у води јер се раздвајају на наелектрисане јоне, које затим привлачи супротно наелектрисана електрода.
Јонска обвезница вс. Ковалентна веза
Морате знати разлику између јонских и ковалентних веза да бисте боље разумели електричну проводљивост јонских једињења.
Ковалентне везе настају када атоми деле електроне да би употпунили своје спољне (валентне) љуске. На пример, елементарни водоник има један „простор“ у својој спољној електронској љусци, тако да се може ковалентно повезати са другим атомом водоника, при чему обојица деле своје електроне да би попунили своје љуске.
Ан јонска веза ради другачије. Неки атоми, попут натријума, имају један или врло мало електрона у спољним љускама. Остали атоми, попут хлора, имају спољне љуске којима треба само још један електрон да би имали пуну љуску. Сувишни електрон у том првом атому може се пребацити у други да би испунио ту другу љуску.
Међутим, процеси губитка и добијања избора стварају дисбаланс између набоја у језгру и набоја из електрони, дајући резултујућем атому нето позитивно наелектрисање (када се електрон изгуби) или нето негативни набој (када је један стечена). Ови наелектрисани атоми називају се јони, а супротно наелектрисани јони могу се привући заједно да би створили јонску везу и електрично неутрални молекул, као што је НаЦл или натријум хлорид.
Обратите пажњу на то како се „хлор“ мења у „хлорид“ када постане јон.
Дисоцијација јонских веза
Јонске везе које молекуле попут заједничке соли (натријум хлорид) држе заједно могу се прекинути у неким околностима. Један пример је када су растворен у води; молекули се „раздвајају“ на саставне јоне, што их враћа у наелектрисано стање.
Јонске везе се такође могу прекинути ако се молекули топе под високом температуром, што има исти ефекат када остају у растопљеном стању.
Чињеница да било који од ових процеса доводи до сакупљања наелектрисаних јона је пресудна за електричну проводљивост јонских једињења. У својим везаним, чврстим стањима, молекули попут соли не проводе електричну енергију. Али када су раздвојени у раствору или топљењем, они моћи носе струју. То је зато што се електрони не могу слободно кретати кроз воду (на исти начин као у проводљивој жици), али јони се могу слободно кретати.
Када се примени струја
Да би се на раствор применила струја, у течност се убацују две електроде, обе повезане на батерију или извор пуњења. Позитивно наелектрисана електрода назива се анода, а негативно наелектрисана електрода катода. Батерија шаље набој на електроде (на традиционалнији начин који укључује електроне који се крећу кроз чврсти проводни материјал), и они постају различити извори наелектрисања у течности, производећи електрични поље.
Јони у раствору реагују на ово електрично поље према свом наелектрисању. Позитивно наелектрисани јони (натријум у раствору соли) привлаче се на катоду, а негативно наелектрисани јони (хлоридни јони у раствору соли) на аноду. Ово кретање наелектрисаних честица је електрична струја, јер је струја једноставно кретање наелектрисања.
Када јони дођу до својих електрода, они или добијају или губе електроне да би се вратили у своје елементарно стање. За раздвојену со, позитивно наелектрисани натријумови јони се скупљају на катоди и узимају електроне са електроде, остављајући је као елементарни натријум.
Истовремено, хлоридни јони губе свој „додатни“ електрон на аноди, шаљући електроне у електроду да заврше коло. Овај процес је разлог зашто јонска једињења проводе струју у води.