Sisu
Soolavesi on kõige tuntum näide ioonilahendusest, mis juhib elektrit, kuid mõistmine, miks see juhtub, pole nii lihtne kui nähtuse kodukatse tegemine. Põhjus taandub iooniliste ja kovalentsete sidemete erinevusele, samuti mõistmisele, mis juhtub, kui dissotsieerunud ioonid allutatakse elektriväljale.
Lühidalt, ioonilised ühendid juhivad vees elektrienergiat, kuna need eralduvad laetud ioonideks, mis seejärel tõmmatakse vastassuunas laetud elektroodi külge.
Iooniline võlakiri vs kovalentne võlakiri
Ioonsete ühendite elektrijuhtivuse paremaks mõistmiseks peate teadma erinevust ioonsete ja kovalentsete sidemete vahel.
Kovalentsed sidemed moodustuvad, kui aatomid jagavad elektrone, et nende välimine (valents) kest täita. Näiteks elementaarsel vesinikul on välimises elektronkehas üks „ruum“, nii et see võib siduda kovalentselt teise vesinikuaatomiga, kusjuures mõlemad jagavad oma kestade täitmiseks oma elektrone.
An iooniline side töötab erinevalt. Mõne aatomi, näiteks naatriumi, väliskestes on üks või väga vähe elektrone. Teistel aatomitel, näiteks klooril, on välimine kest, mille täiskesta jaoks on vaja lihtsalt veel ühte elektroni. Selle esimese aatomi lisaelektron võib üle minna teise, et täita see teine kest.
Kuid valimiste kaotamise ja saamise protsessid tekitavad tuumas oleva laengu ja elektronidelt saadud laengu vahel tasakaalustamatuse, andes tulemuseks olevale aatomile neto positiivse laengu (kui elektron kaob) või neto negatiivse laengu (kui üks on saavutatud) ). Neid laetud aatomeid nimetatakse ioonideks ja vastassuunaliselt laetud ioone saab meelitada kokku, moodustades ioonsideme ja elektriliselt neutraalse molekuli, näiteks NaCl või naatriumkloriidi.
Pange tähele, kuidas "kloor" muutub "kloriidiks", kui see muutub iooniks.
Ioonsete sidemete dissotsiatsioon
Ioonilised sidemed, mis hoiavad molekule nagu tavaline sool (naatriumkloriid) koos, võivad mõnel juhul laguneda. Üks näide on see, kui nad on vees lahustatud; molekulid “hajuvad” nende koostisosadeks moodustuvateks ioonideks, mis viib nad tagasi laetud olekusse.
Ioonilised sidemed võivad puruneda ka siis, kui molekulid sulavad kõrgel temperatuuril, millel on sama efekt, kui nad jäävad sula olekusse.
Ioonsete ühendite elektrijuhtivuses on keskne asjaolu, et üks neist protsessidest viib laetud ioonide kogumiseni. Seotud, tahkes olekus ei tööta molekulid nagu sool elektrit. Kuid kui nad lahustuvad lahuses või sulamise kaudu, siis nad saab kandke voolu. Selle põhjuseks on asjaolu, et elektronid ei saa vee kaudu vabalt liikuda (samamoodi nagu juhtivjuhtmes), kuid ioonid võivad vabalt liikuda.
Kui voolu rakendatakse
Lahusele voolu lisamiseks sisestatakse vedelikku kaks elektroodi, mõlemad kinnitatakse aku või laadimisallika külge. Positiivselt laetud elektroodi nimetatakse anoodiks ja negatiivselt laetud elektroodi katoodiks. Aku laadib elektroodid (traditsioonilisemal viisil, kui elektronid liiguvad läbi kindla juhtiva materjali) ja need muutuvad vedelikus selgeks laenguallikaks, tekitades elektrivälja.
Lahuses olevad ioonid reageerivad sellele elektriväljale vastavalt nende laetusele.Positiivselt laetud ioonid (naatrium soolalahuses) tõmmatakse katoodile ja negatiivselt laetud ioonid (kloriidioonid soolalahuses) anoodile. See laetud osakeste liikumine on elektrivool, kuna vool on lihtsalt laengu liikumine.
Kui ioonid jõuavad vastavate elektroodideni, võidavad nad või kaotavad nad elementaarolekusse naasmiseks elektrone. Disotsieerunud soola korral kogunevad positiivselt laetud naatriumioonid katoodil ja korjavad elektroodilt elektrone, jättes selle elementaarnaatriumiks.
Samal ajal kaotavad kloriidioonid anoodil oma “ekstra” elektroni, viies elektrid vooluringi lõpuleviimiseks elektroodi sisse. Selle protsessi tõttu juhivad ioonühendid vees elektrit.