Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Ιωνικές ενώσεις
- Ιωνικές ενώσεις σε νερό
- Συγκέντρωση ουσίας
- Ηλεκτρική αγωγιμότητα
- Αγωγιμότητα και συγκέντρωση
Όταν κοιτάζετε ένα φλιτζάνι αλμυρό νερό, ίσως να μην φανταστείτε ότι έχει τη δυνατότητα να κάνει ηλεκτρική ενέργεια - αλλά το κάνει! Η σχέση μεταξύ ενός ιοντικού διαλύματος όπως το αλμυρό νερό και η αγωγιμότητά του είναι συνάρτηση της συγκέντρωσής του και της ικανότητας των φορτισμένων σωματιδίων να κινούνται ελεύθερα στη λύση.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Τα διαλύματα που περιέχουν διαλυμένα άλατα διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια επειδή απελευθερώνουν φορτισμένα σωματίδια σε διάλυμα που είναι ικανά να φέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Γενικά, η αγωγιμότητα των διαλυμάτων άλατος αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ποσότητα του διαλελυμένου άλατος. Η ακριβής αύξηση της αγωγιμότητας, ωστόσο, περιπλέκεται από τη σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης του άλατος και της κινητικότητας των φορτισμένων σωματιδίων.
Ιωνικές ενώσεις
Σε έναν χημικό, ο όρος "άλας" αναφέρεται σε περισσότερο από το απλό επιτραπέζιο αλάτι. Ως κατηγορία ενώσεων, τα άλατα είναι χημικές ουσίες που αποτελούνται από μέταλλο και μη μέταλλο. Το μέταλλο παίρνει ένα θετικό φορτίο και είναι ένα κατιόν ενώ το μη μέταλλο παίρνει ένα αρνητικό φορτίο και είναι ένα ανιόν. Οι χημικοί αναφέρονται σε τέτοια άλατα ως ιονικές ενώσεις. Οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, οι οποίες απλώς αναφέρονται στις ελκτικές δυνάμεις μεταξύ του αντίθετα φορτισμένου μετάλλου και του μη μεταλλικού, συγκρατούν ιονικές ενώσεις μαζί ως στερεά.
Ιωνικές ενώσεις σε νερό
Ορισμένες ιονικές ενώσεις είναι υδατοδιαλυτές, πράγμα που σημαίνει ότι διαλύονται στο νερό. Όταν αυτές οι ενώσεις διαλύονται, διαχωρίζονται ή διασπώνται στα αντίστοιχα ιόντα τους. Το επιτραπέζιο αλάτι, που ονομάζεται επίσης χλωριούχο νάτριο και συντομευμένο NaCl, διασπάται σε ιόντα νατρίου (Na) και ιόντα χλωριούχου (Cl). Δεν κάθε ιονική ένωση διαλύεται στο νερό. Οι κατευθυντήριες γραμμές διαλυτότητας παρέχουν στους χημικούς και τους σπουδαστές μια γενική κατανόηση σχετικά με τις ενώσεις που θα διαλύονται και ποιες ενώσεις δεν διαλύονται.
Συγκέντρωση ουσίας
Σε βασικούς όρους, η συγκέντρωση απλά αναφέρεται στην ποσότητα της ουσίας που διαλύεται σε μια δεδομένη ποσότητα νερού. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν διάφορες μονάδες για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης, όπως η γραμμομοριακότητα, η κανονικότητα, το ποσοστό μάζας και τα μέρη ανά εκατομμύριο. Η ακριβής μονάδα συγκέντρωσης είναι δευτερεύουσα, εντούτοις, στη γενική αρχή ότι υψηλότερη συγκέντρωση σημαίνει μεγαλύτερη ποσότητα διαλελυμένου άλατος ανά μονάδα όγκου.
Ηλεκτρική αγωγιμότητα
Πολλοί άνθρωποι εκπλήσσονται για να μάθουν ότι το καθαρό νερό είναι στην πραγματικότητα ένας κακός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας. Ο σχετικός όρος στην προηγούμενη δήλωση είναι "καθαρός". Σχεδόν οποιοδήποτε νερό από μια φυσική πηγή νερού όπως ένας ποταμός, μια λίμνη ή ένας ωκεανός θα λειτουργήσει ως αγωγός επειδή περιέχει διαλυμένα άλατα.
Οι καλές αγωγοί επιτρέπουν την εύκολη, παρατεταμένη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Γενικά, ένας καλός αγωγός διαθέτει φορτισμένα σωματίδια που είναι σχετικά κινητά (ελεύθερα να μετακινηθούν). Στην περίπτωση των αλάτων που διαλύονται στο νερό, τα ιόντα αντιπροσωπεύουν φορτισμένα σωματίδια με σχετικά υψηλή κινητικότητα.
Αγωγιμότητα και συγκέντρωση
Η αγωγιμότητα μιας λύσης εξαρτάται από τον αριθμό των φορέων φορτίου (τις συγκεντρώσεις των ιόντων), την κινητικότητα των φορέων φορτίου και το φορτίο τους. Θεωρητικά, η αγωγιμότητα θα πρέπει να αυξηθεί σε άμεση αναλογία με τη συγκέντρωση. Αυτό σημαίνει ότι εάν η συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου, για παράδειγμα, σε ένα διπλασιασμένο διάλυμα, η αγωγιμότητα θα πρέπει επίσης να διπλασιαστεί. Στην πράξη, αυτό δεν ισχύει. Η συγκέντρωση και η κινητικότητα των ιόντων δεν είναι ανεξάρτητες ιδιότητες. Καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση ιόντων, μειώνεται η κινητικότητά τους. Κατά συνέπεια, η αγωγιμότητα αυξάνεται γραμμικά σε σχέση με την τετραγωνική ρίζα της συγκέντρωσης αντί σε άμεση αναλογία.