Πώς να προσδιορίσετε την αγωγιμότητα σε ενώσεις
Οι ενώσεις που διεξάγουν ένα ρεύμα συγκρατούνται μεταξύ τους με ηλεκτροστατικές δυνάμεις ή έλξη. Περιέχουν ένα θετικά φορτισμένο άτομο ή μόριο, που ονομάζεται κατιόν, και ένα αρνητικά φορτισμένο άτομο ή μόριο, που ονομάζεται ανιόν. Στη στερεά τους κατάσταση, αυτές οι ενώσεις δεν αγώγουν ηλεκτρισμό, αλλά όταν διαλύονται στο νερό, τα ιόντα διασπώνται και μπορούν να μεταφέρουν ρεύμα. Σε υψηλές θερμοκρασίες, όταν αυτές οι ενώσεις γίνονται υγρές, τα κατιόντα και τα ανιόντα αρχίζουν να ρέουν και μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό ακόμη και απουσία νερού. Οι μη ιονικές ενώσεις, ή ενώσεις που δεν διασπώνται σε ιόντα, δεν φέρουν ρεύμα. Μπορείτε να κατασκευάσετε ένα απλό κύκλωμα με έναν λαμπτήρα ως δείκτη για να ελέγξετε την αγωγιμότητα των υδατικών ενώσεων. Η ένωση δοκιμής σε αυτήν τη ρύθμιση θα ολοκληρώσει το κύκλωμα και θα ανάψει τη λάμπα εάν μπορεί να μεταδώσει ρεύμα.
Ενώσεις με ισχυρή αγωγιμότητα
Ο ευκολότερος τρόπος για να προσδιορίσετε εάν μια ένωση μπορεί να μεταφέρει ρεύμα είναι να προσδιορίσετε τη μοριακή της δομή ή σύνθεση. Οι ενώσεις με ισχυρή αγωγιμότητα διασπώνται πλήρως σε φορτισμένα άτομα ή μόρια, ή ιόντα, όταν διαλύονται στο νερό. Αυτά τα ιόντα μπορούν να κινηθούν και να μεταφέρουν ένα ρεύμα αποτελεσματικά. Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των ιόντων, τόσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητα. Το επιτραπέζιο αλάτι, ή χλωριούχο νάτριο, είναι ένα παράδειγμα μιας ένωσης με ισχυρή αγωγιμότητα. Διασπάται σε θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου και αρνητικά φορτισμένα ιόντα χλωρίου στο νερό. Το θειικό αμμώνιο, το χλωριούχο ασβέστιο, το υδροχλωρικό οξύ, το υδροξείδιο του νατρίου, το φωσφορικό νάτριο και ο νιτρικός ψευδάργυρος είναι άλλα παραδείγματα ενώσεων με ισχυρή αγωγιμότητα, γνωστές και ως ισχυροί ηλεκτρολύτες. Οι ισχυροί ηλεκτρολύτες τείνουν να είναι ανόργανες ενώσεις, που σημαίνει ότι δεν έχουν άτομα άνθρακα. Οι οργανικές ενώσεις ή οι ενώσεις που περιέχουν άνθρακα, είναι συχνά ασθενείς ηλεκτρολύτες ή είναι μη αγώγιμες.
Συνθέσεις με ασθενή αγωγιμότητα
Οι ενώσεις που διασπώνται μόνο εν μέρει στο νερό είναι ασθενείς ηλεκτρολύτες και φτωχοί αγωγοί ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Το οξικό οξύ, η ένωση που υπάρχει στο ξύδι, είναι ένας αδύναμος ηλεκτρολύτης επειδή διασπάται ελάχιστα στο νερό. Το υδροξείδιο του αμμωνίου είναι ένα άλλο παράδειγμα μιας ένωσης με ασθενή αγωγιμότητα. Όταν χρησιμοποιούνται διαλύτες εκτός από το νερό, η ιοντική διάσταση, και επομένως η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, αλλάζει. Ο ιονισμός των ασθενών ηλεκτρολυτών συνήθως αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Για να συγκρίνουν την αγωγιμότητα διαφορετικών ενώσεων στο νερό, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ειδική αγωγιμότητα. Η ειδική αγωγιμότητα είναι ένα μέτρο της αγωγιμότητας μιας ένωσης στο νερό σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, συνήθως 25 βαθμούς Κελσίου. Η ειδική αγωγιμότητα μετριέται σε μονάδες siemens ή microsiemens ανά εκατοστό. Ο βαθμός ρύπανσης του νερού μπορεί να προσδιοριστεί με τη μέτρηση της ειδικής αγωγιμότητας, επειδή το μολυσμένο νερό περιέχει περισσότερα ιόντα και μπορεί να δημιουργήσει μεγαλύτερη αγωγιμότητα.
Μη αγώγιμες ενώσεις
Οι ενώσεις που δεν παράγουν ιόντα στο νερό δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Η ζάχαρη ή η σακχαρόζη είναι ένα παράδειγμα ένωσης που διαλύεται στο νερό αλλά δεν παράγει ιόντα. Τα διαλυμένα μόρια σακχαρόζης περιβάλλονται από συστάδες μορίων νερού και λέγεται ότι είναι «ενυδατωμένα» αλλά παραμένουν αφόρτιστα. Οι ενώσεις που δεν είναι διαλυτές στο νερό, όπως το ανθρακικό ασβέστιο, επίσης δεν έχουν αγωγιμότητα:δεν παράγουν ιόντα. Η αγωγιμότητα απαιτεί την ύπαρξη φορτισμένων σωματιδίων.
Αγωγιμότητα μετάλλων
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα απαιτεί την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων. Στην περίπτωση ηλεκτρολυτών ή υγροποιημένων ή τετηγμένων ιοντικών ενώσεων, δημιουργούνται θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια και μπορούν να μετακινηθούν. Στα μέταλλα, τα θετικά μεταλλικά ιόντα είναι διατεταγμένα σε ένα άκαμπτο πλέγμα ή κρυσταλλική δομή που δεν μπορεί να κινηθεί. Αλλά τα θετικά άτομα μετάλλου περιβάλλονται από σύννεφα ηλεκτρονίων που είναι ελεύθερα να περιφέρονται και μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, η οποία έρχεται σε αντίθεση με την αύξηση της αγωγιμότητας των ηλεκτρολυτών υπό παρόμοιες συνθήκες.
