Sisältö
- Yhdisteet, joilla on vahva johtavuus
- Yhdisteet, joilla on heikko johtavuus
- Johtamattomat yhdisteet
- Metallien johtavuus
Yhdisteet, jotka johtavat virtaa, pidetään yhdessä sähköstaattisten voimien tai vetovoiman avulla. Ne sisältävät positiivisesti varautuneen atomin tai molekyylin, jota kutsutaan kationiksi, ja negatiivisesti varautuneen atomin tai molekyylin, jota kutsutaan anioniksi. Kiinteissä olosuhteissa nämä yhdisteet eivät johda sähköä, mutta veteen liuenneessa ionit dissosioituvat ja voivat johtaa virtaa. Korkeissa lämpötiloissa, kun nämä yhdisteet muuttuvat nestemäisiksi, kationit ja anionit alkavat virtata ja voivat johtaa sähköä jopa ilman vettä. Ei-ioniset yhdisteet tai yhdisteet, jotka eivät hajoa ioneiksi, eivät johda virtaa. Voit rakentaa yksinkertaisen virtapiirin, jossa lamppu on indikaattori vesipitoisten yhdisteiden johtavuuden testaamiseksi. Tässä kokoonpanossa oleva testiyhdiste suorittaa virtapiirin loppuun ja käynnistää lampun, jos se pystyy johtamaan virtaa.
Yhdisteet, joilla on vahva johtavuus
Helpoin tapa määrittää, pystyykö yhdiste johtamaan virran, on tunnistaa sen molekyylirakenne tai koostumus. Yhdisteet, joilla on vahva johtavuus, hajoavat täysin varautuneiksi atomeiksi tai molekyyleiksi tai ioneiksi, kun ne liukenevat veteen. Nämä ionit voivat liikkua ja kuljettaa virtaa tehokkaasti. Mitä suurempi ionien konsentraatio, sitä suurempi johtokyky. Pöytäsuola tai natriumkloridi on esimerkki yhdisteestä, jolla on vahva johtavuus. Se dissosioituu positiivisesti varautuneiksi natriumiksi ja negatiivisesti varautuneiksi kloori-ioneiksi vedessä. Ammoniumsulfaatti, kalsiumkloridi, suolahappo, natriumhydroksidi, natriumfosfaatti ja sinkkinitraatti ovat muita esimerkkejä yhdisteistä, joilla on vahva johtavuus, joka tunnetaan myös nimellä vahvat elektrolyytit.Vahvat elektrolyytit ovat yleensä epäorgaanisia yhdisteitä, mikä tarkoittaa, että niissä ei ole hiiliatomeja. Orgaaniset yhdisteet tai hiiltä sisältävät yhdisteet ovat usein heikkoja elektrolyyttejä tai ovat johtamattomia.
Yhdisteet, joilla on heikko johtavuus
Yhdisteet, jotka dissosioituvat vain osittain vedessä, ovat heikkoja elektrolyyttejä ja heikot sähkövirran johtimet. Etikkahappo, etikan läsnä oleva yhdiste, on heikko elektrolyytti, koska se dissosioituu vain vähän vedessä. Ammoniumhydroksidi on toinen esimerkki yhdisteestä, jolla on heikko johtavuus. Kun käytetään muita liuottimia kuin vettä, ioninen dissosiaatio ja siten kyky kuljettaa virtaa muuttuvat. Heikkojen elektrolyyttien ionisaatio kasvaa yleensä lämpötilan noustessa. Erilaisten yhdisteiden johtavuuden veteen vertaamiseksi tutkijat käyttävät erityistä johtavuutta. Erityinen johtavuus on yhdisteen johtavuuden mitta vedessä tietyssä lämpötilassa, yleensä 25 astetta. Ominaisjohtavuus mitataan siemens- tai mikrosiemens-yksiköinä senttimetriä kohti. Veden pilaantumisaste voidaan määrittää mittaamalla ominaisjohtavuus, koska saastunut vesi sisältää enemmän ioneja ja voi tuottaa enemmän johtavuutta.
Johtamattomat yhdisteet
Yhdisteet, jotka eivät tuota ioneja veteen, eivät voi johtaa sähkövirtaa. Sokeri tai sakkaroosi on esimerkki yhdisteestä, joka liukenee veteen, mutta ei tuota ioneja. Liuenneet sakkaroosimolekyylit ympäröivät vesimolekyyliryhmät, ja niiden sanotaan olevan hydratoituneita, mutta ne pysyvät varautumattomina. Yhdisteillä, jotka eivät liukene veteen, kuten kalsiumkarbonaatilla, ei myöskään ole johtavuutta: ne eivät tuota ioneja. Johtokyky vaatii varautuneiden hiukkasten olemassaolon.
Metallien johtavuus
Sähkönjohtavuus vaatii varautuneiden hiukkasten liikkumista. Elektrolyyttien tai nesteytettyjen tai sulatettujen ioniyhdisteiden tapauksessa syntyy positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita hiukkasia, jotka voivat liikkua. Metalleissa positiiviset metalli-ionit on järjestetty jäykkään hila- tai kiderakenteeseen, joka ei voi liikkua. Mutta positiivisten metalliatomien ympärillä on elektronipilviä, jotka voivat vapaasti vaeltaa ja voivat kuljettaa sähkövirran. Lämpötilan nousu aiheuttaa sähkönjohtavuuden laskun, joka on toisin kuin elektrolyyttien johtavuuden lisääntyminen samanlaisissa olosuhteissa.