Indhold
- Forbindelser med stærk ledningsevne
- Forbindelser med svag ledningsevne
- Ikke-ledende forbindelser
- Konduktivitet af metaller
Forbindelser, der leder en strøm, holdes sammen af elektrostatiske kræfter eller tiltrækning. De indeholder et positivt ladet atom eller molekyle, kaldet en kation, og et negativt ladet atom eller molekyle, kaldet en anion. I deres faste tilstand leder disse forbindelser ikke elektricitet, men når de opløses i vand, adskilles ionerne og kan lede en strøm. Ved høje temperaturer, når disse forbindelser bliver flydende, begynder kationerne og anionerne at strømme og kan lede elektricitet, selv i fravær af vand. Ikke-ioniske forbindelser eller forbindelser, der ikke dissocierer til ioner, leder ikke strøm. Du kan konstruere et simpelt kredsløb med en lyspære som en indikator til at teste ledningsevnen for vandige forbindelser. Testforbindelsen i denne opsætning afslutter kredsløbet og tænder for pæren, hvis den kan lede en strøm.
Forbindelser med stærk ledningsevne
Den nemmeste måde at bestemme, om en forbindelse kan lede en strøm, er at identificere dens molekylære struktur eller sammensætning. Forbindelser med stærk ledningsevne dissocierer fuldstændigt i ladede atomer eller molekyler eller ioner, når de opløses i vand. Disse ioner kan bevæge sig og bære en strøm effektivt. Jo højere koncentration af ioner, jo større er ledningsevnen. Bordsalt eller natriumchlorid er et eksempel på en forbindelse med stærk ledningsevne. Det dissocieres i positivt ladet natrium og negativt ladede klorioner i vand. Ammoniumsulfat, calciumchlorid, saltsyre, natriumhydroxid, natriumphosphat og zinknitrat er andre eksempler på forbindelser med stærk ledningsevne, også kendt som stærke elektrolytter.Stærke elektrolytter har en tendens til at være uorganiske forbindelser, hvilket betyder, at de mangler carbonatomer. Organiske forbindelser eller carbonholdige forbindelser er ofte svage elektrolytter eller er ikke-ledende.
Forbindelser med svag ledningsevne
Forbindelser, der kun delvist dissocieres i vand, er svage elektrolytter og dårlige ledere af en elektrisk strøm. Eddikesyre, forbindelsen, der findes i eddike, er en svag elektrolyt, fordi den kun dissocieres lidt i vand. Ammoniumhydroxid er et andet eksempel på en forbindelse med svag ledningsevne. Når der anvendes andre opløsningsmidler end vand, ændres den ioniske dissociation og derfor evnen til at bære strøm. Ionisering af svage elektrolytter stiger normalt med stigning i temperatur. For at sammenligne ledningsevnen for forskellige forbindelser i vand bruger forskere specifik ledningsevne. Den specifikke konduktans er et mål for konduktiviteten af en forbindelse i vand ved en bestemt temperatur, normalt 25 grader Celsius. Specifik konduktans måles i enheder på siemens eller microsiemens per centimeter. Graden af vandforurening kan bestemmes ved at måle den specifikke konduktivitet, fordi forurenet vand indeholder flere ioner og kan generere mere konduktans.
Ikke-ledende forbindelser
Forbindelser, der ikke producerer ioner i vand, kan ikke lede en elektrisk strøm. Sukker eller saccharose er et eksempel på en forbindelse, der opløses i vand, men ikke producerer ioner. De opløste saccharosemolekyler er omgivet af klynger af vandmolekyler og siges at være hydreret, men forbliver uladede. Forbindelser, der ikke er opløselige i vand, såsom calciumcarbonat, har heller ikke ledningsevne: de producerer ingen ioner. Konduktivitet kræver eksistensen af ladede partikler.
Konduktivitet af metaller
Elektrisk ledningsevne kræver bevægelse af ladede partikler. I tilfælde af elektrolytter eller flydende eller smeltede ioniske forbindelser dannes positive og negativt ladede partikler og kan bevæge sig rundt. I metaller er positive metalioner arrangeret i en stiv gitter eller krystalstruktur, som ikke kan bevæge sig. Men de positive metalatomer er omgivet af skyer af elektroner, der frit kan strejfe rundt og kan bære en elektrisk strøm. En stigning i temperaturen forårsager et fald i elektrisk ledningsevne, hvilket står i kontrast til stigningen i ledningsevnen ved elektrolytter under lignende omstændigheder.