Содержание
Соленая вода является наиболее известным примером ионного раствора, который проводит электричество, но понять, почему это происходит, не так просто, как провести домашний эксперимент с этим явлением. Причина кроется в разнице между ионными и ковалентными связями, а также в понимании того, что происходит, когда диссоциированные ионы подвергаются воздействию электрического поля.
Короче говоря, ионные соединения проводят электричество в воде, потому что они разделяются на заряженные ионы, которые затем притягиваются к противоположно заряженному электроду.
Ионная Связь против Ковалентной Связи
Вам необходимо знать разницу между ионными и ковалентными связями, чтобы лучше понять электрическую проводимость ионных соединений.
Ковалентные связи образуются, когда атомы делятся электронами для завершения своих внешних (валентных) оболочек. Например, у элементарного водорода есть одно «пространство» в его внешней электронной оболочке, поэтому он может ковалентно связываться с другим атомом водорода, при этом оба имеют общие электроны для заполнения своих оболочек.
ионная связь работает по другому. Некоторые атомы, такие как натрий, имеют один или очень мало электронов в своих внешних оболочках. У других атомов, таких как хлор, есть внешние оболочки, которым просто нужен еще один электрон, чтобы иметь полную оболочку. Дополнительный электрон в этом первом атоме может перейти во второй, чтобы заполнить эту другую оболочку.
Однако процессы проигрыша и победы в выборах создают дисбаланс между зарядом в ядре и зарядом от электронов, давая результирующему атому чистый положительный заряд (когда электрон теряется) или чистый отрицательный заряд (когда он получается) ). Эти заряженные атомы называются ионами, и противоположно заряженные ионы могут притягиваться вместе, образуя ионную связь и электрически нейтральную молекулу, такую как NaCl или хлорид натрия.
Обратите внимание, как «хлор» превращается в «хлорид», когда он превращается в ион.
Диссоциация ионных связей
Ионные связи, которые удерживают молекулы, такие как обычная соль (хлорид натрия), могут быть разорваны в некоторых обстоятельствах. Одним из примеров является, когда они растворяются в воде; молекулы «диссоциируют» на составляющие их ионы, что возвращает их в заряженное состояние.
Ионные связи также могут быть разорваны, если молекулы плавятся при высокой температуре, что имеет тот же эффект, когда они остаются в расплавленном состоянии.
Тот факт, что любой из этих процессов приводит к набору заряженных ионов, имеет решающее значение для электропроводности ионных соединений. В своих связанных, твердых состояниях молекулы, такие как соль, не проводят электричество. Но когда они распадаются в растворе или в результате плавления, они Можно нести ток. Это потому, что электроны не могут свободно перемещаться в воде (так же, как они делают это в проводящем проводе), но ионы могут свободно перемещаться.
Когда применяется ток
Чтобы подать ток на раствор, в жидкость вставляются два электрода, оба прикреплены к батарее или источнику заряда. Положительно заряженный электрод называется анодом, а отрицательно заряженный электрод называется катодом. Аккумулятор заряжается к электродам (более традиционным способом, включающим электроны, движущиеся через твердый проводящий материал), и они становятся отличными источниками заряда в жидкости, создавая электрическое поле.
Ионы в растворе реагируют на это электрическое поле в соответствии с их зарядом.Положительно заряженные ионы (натрий в солевом растворе) притягиваются к катоду, а отрицательно заряженные ионы (хлорид-ионы в солевом растворе) притягиваются к аноду. Это движение заряженных частиц является электрическим током, потому что ток - это просто движение заряда.
Когда ионы достигают своих соответствующих электродов, они либо приобретают, либо теряют электроны, чтобы вернуться в свое элементарное состояние. Для диссоциированной соли положительно заряженные ионы натрия собираются на катоде и захватывают электроны с электрода, оставляя его в виде элементарного натрия.
В то же время хлорид-ионы теряют свой «лишний» электрон на аноде, вводя электроны в электрод, чтобы завершить цепь. Этот процесс, почему ионные соединения проводят электричество в воде.