Indhold
- En ionisk obligation vs. en kovalent obligation
- Dissociation af ioniske obligationer
- Når en strøm anvendes
Saltvand er det mest kendte eksempel på en ionisk opløsning, der leder elektricitet, men at forstå, hvorfor dette sker, er ikke så simpelt som at udføre et hjemmeforsøg med fænomenet. Årsagen kommer ned på forskellen mellem ioniske bindinger og kovalente bindinger, samt forstå, hvad der sker, når dissocierede ioner udsættes for et elektrisk felt.
Kort sagt leder ioniske forbindelser elektricitet i vand, fordi de adskilles i ladede ioner, som derefter tiltrækkes af den modsat ladede elektrode.
En ionisk obligation vs. en kovalent obligation
Du er nødt til at kende forskellen mellem ioniske og kovalente bindinger for at få en bedre forståelse af den elektriske ledningsevne for ioniske forbindelser.
Kovalente bindinger dannes, når atomer deler elektroner for at fuldføre deres ydre (valens) skaller. For eksempel har elementært brint et "rum" i det ydre elektronskal, så det kan binde kovalent til et andet hydrogenatom, hvor begge deler deres elektroner for at fylde deres skaller.
en ionisk binding fungerer anderledes. Nogle atomer, som natrium, har en eller meget få elektroner i deres ydre skaller. Andre atomer, ligesom klor, har ydre skaller, der bare har brug for endnu et elektron for at have en fuld skal. Den ekstra elektron i det første atom kan overføres til det andet for at udfylde det andet skall.
Processerne med at tabe og vinde valg skaber imidlertid en ubalance mellem ladningen i kernen og ladningen fra elektronerne, hvilket giver det resulterende atom en nettopositiv ladning (når et elektron går tabt) eller en netto negativ ladning (når man vinder en ). Disse ladede atomer kaldes ioner, og modsat ladede ioner kan tiltrækkes sammen for at danne en ionisk binding og et elektrisk neutralt molekyle, såsom NaCl eller natriumchlorid.
Bemærk, hvordan "klor" ændres til "klorid", når det bliver en ion.
Dissociation af ioniske obligationer
De ioniske bindinger, der holder molekyler som almindeligt salt (natriumchlorid) sammen, kan i nogle tilfælde brydes fra hinanden. Et eksempel er, når de opløses i vand; molekylerne "dissocierer" i deres bestanddele ioner, hvilket bringer dem tilbage til deres ladede tilstand.
De ioniske bindinger kan også brydes, hvis molekylerne smeltes under høj temperatur, hvilket har den samme virkning, når de forbliver i en smeltet tilstand.
Det faktum, at en af disse processer fører til en samling af ladede ioner, er central for den elektriske ledningsevne af ioniske forbindelser. I deres bundne, faste tilstande fører molekyler som salt ikke elektricitet. Men når de er adskilt i en opløsning eller gennem smeltning, de kan bære en strøm. Dette skyldes, at elektroner ikke kan bevæge sig frit gennem vand (på samme måde som de gør i en ledende ledning), men ioner kan bevæge sig frit.
Når en strøm anvendes
For at tilføre en strøm på en opløsning indsættes to elektroder i væsken, begge fastgjort til et batteri eller ladningskilde. Den positivt ladede elektrode kaldes anoden, og den negativt ladede elektrode kaldes katoden. Batteriets opladning til elektroderne (på den mere traditionelle måde involverer elektroner, der bevæger sig gennem et fast ledende materiale), og de bliver forskellige ladningskilder i væsken, hvilket producerer et elektrisk felt.
Iionerne i løsningen reagerer på dette elektriske felt efter deres opladning.De positivt ladede ioner (natrium i en saltopløsning) tiltrækkes af katoden, og de negativt ladede ioner (chloridioner i en saltopløsning) tiltrækkes af anoden. Denne bevægelse af ladede partikler er en elektrisk strøm, fordi strøm simpelthen er ladningens bevægelse.
Når ionerne når deres respektive elektroder, vinder eller mister de enten elektroner for at vende tilbage til deres elementære tilstand. Til dissocieret salt samles de positivt ladede natriumioner ved katoden og henter elektroner fra elektroden, hvilket efterlader det som elementært natrium.
På samme tid mister kloridionerne deres "ekstra" elektron ved anoden og indfører elektroner i elektroden for at afslutte kredsløbet. Denne proces er grunden til, at ioniske forbindelser leder elektricitet i vand.