Περιεχόμενο
- Ένα ιωνικό δεσμό εναντίον ενός ομοιοπολικού δεσμού
- Διάσπαση Ιωνικών Ομολόγων
- Όταν εφαρμόζεται ένα ρεύμα
Το αλμυρό νερό είναι το πιο γνωστό παράδειγμα μιας ιοντικής λύσης που παράγει ηλεκτρική ενέργεια, αλλά η κατανόηση του γιατί συμβαίνει αυτό δεν είναι τόσο απλή όσο η εκτέλεση ενός πειράματος στο σπίτι για το φαινόμενο. Ο λόγος καταλήγει στη διαφορά μεταξύ ιοντικών δεσμών και ομοιοπολικών δεσμών, καθώς και στην κατανόηση του τι συμβαίνει όταν τα διασπασμένα ιόντα υποβάλλονται σε ηλεκτρικό πεδίο.
Εν ολίγοις, ιονικές ενώσεις διεξάγουν ηλεκτρισμό στο νερό επειδή διαχωρίζονται σε φορτισμένα ιόντα, τα οποία στη συνέχεια έλκονται από το αντίθετα φορτισμένο ηλεκτρόδιο.
Ένα ιωνικό δεσμό εναντίον ενός ομοιοπολικού δεσμού
Πρέπει να γνωρίζετε τη διαφορά μεταξύ ιοντικών και ομοιοπολικών δεσμών για να έχετε καλύτερη κατανόηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των ιοντικών ενώσεων.
Ομοιοπολικούς δεσμούς σχηματίζονται όταν τα άτομα μοιράζονται τα ηλεκτρόνια για να ολοκληρώσουν τα εξωτερικά (σθένος) κοχύλια τους. Για παράδειγμα, το στοιχειώδες υδρογόνο έχει ένα «διάστημα» στο εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων του, έτσι ώστε να μπορεί να συνδεθεί ομοιοπολικά με ένα άλλο άτομο υδρογόνου, και οι δύο να μοιράζονται τα ηλεκτρόνια τους για να γεμίσουν τα κελύφη τους.
Ενα ιοντικός δεσμός λειτουργεί διαφορετικά. Ορισμένα άτομα, όπως το νάτριο, έχουν στο εξωτερικό τους κέλυφος ένα ή πολύ λίγα ηλεκτρόνια. Άλλα άτομα, όπως το χλώριο, έχουν εξωτερικά κελύφη που χρειάζονται μόνο ένα ακόμα ηλεκτρόνιο για να έχουν ένα πλήρες κέλυφος. Το επιπλέον ηλεκτρόνιο στο πρώτο άτομο μπορεί να μεταφερθεί στο δεύτερο για να γεμίσει το άλλο κέλυφος.
Ωστόσο, οι διαδικασίες απώλειας και απόκτησης εκλογών δημιουργούν μια ανισορροπία μεταξύ του φορτίου στον πυρήνα και του φορτίου από τα ηλεκτρόνια, δίνοντας στο άτομο που προκύπτει ένα καθαρό θετικό φορτίο (όταν χαθεί ένα ηλεκτρόνιο) ή ένα καθαρό αρνητικό φορτίο ). Αυτά τα φορτισμένα άτομα ονομάζονται ιόντα και αντίθετα φορτισμένα ιόντα μπορούν να έλκονται μαζί για να σχηματίσουν έναν ιοντικό δεσμό και ένα ηλεκτρικά ουδέτερο μόριο, όπως το NaCl ή το χλωριούχο νάτριο.
Σημειώστε πως το "χλώριο" αλλάζει σε "χλωριούχο" όταν γίνεται ιόν.
Διάσπαση Ιωνικών Ομολόγων
Οι ιονικοί δεσμοί που συγκρατούν μόρια όπως το κοινό αλάτι (χλωριούχο νάτριο) μαζί μπορούν να σπάσουν σε κάποιες περιπτώσεις. Ένα παράδειγμα είναι όταν διαλύονται στο νερό. τα μόρια "διαχωρίζονται" στα συστατικά τους ιόντα, τα οποία τα επιστρέφουν στην φορτισμένη κατάσταση τους.
Οι ιονικοί δεσμοί μπορούν επίσης να σπάσουν εάν τα μόρια τήκονται υπό υψηλή θερμοκρασία, πράγμα που έχει το ίδιο αποτέλεσμα όταν παραμένουν σε τετηγμένη κατάσταση.
Το γεγονός ότι οποιαδήποτε από αυτές τις διεργασίες οδηγεί σε συλλογή φορτισμένων ιόντων είναι κεντρική στην ηλεκτρική αγωγιμότητα των ιοντικών ενώσεων. Στις δεσμευμένες, στερεές τους καταστάσεις, μόρια όπως το αλάτι δεν εκτελούν ηλεκτρική ενέργεια. Αλλά όταν διαχωρίζονται σε μια λύση ή μέσω τήξης, αυτοί μπορώ φέρουν ρεύμα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινούνται ελεύθερα μέσω του νερού (όπως συμβαίνει και σε ένα αγώγιμο σύρμα), αλλά τα ιόντα μπορούν να κινούνται ελεύθερα.
Όταν εφαρμόζεται ένα ρεύμα
Για την εφαρμογή ενός ρεύματος σε μια λύση, δύο ηλεκτρόδια εισάγονται στο υγρό, και τα δύο συνδέονται με μια μπαταρία ή την πηγή φόρτισης. Το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο ονομάζεται άνοδος και το αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο ονομάζεται κάθοδος. Η φόρτιση της μπαταρίας στα ηλεκτρόδια (με τον πιο παραδοσιακό τρόπο που περιλαμβάνει ηλεκτρόνια που κινούνται μέσα από ένα στερεό αγώγιμο υλικό), και γίνονται ξεχωριστές πηγές φόρτισης στο υγρό, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό πεδίο.
Τα ιόντα στο διάλυμα ανταποκρίνονται σε αυτό το ηλεκτρικό πεδίο ανάλογα με το φορτίο τους.Τα θετικά φορτισμένα ιόντα (νάτριο σε ένα διάλυμα άλατος) έλκονται από την κάθοδο και τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα (ιόντα χλωρίου σε ένα διάλυμα άλατος) έλκονται από την άνοδο. Αυτή η κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων είναι ένα ηλεκτρικό ρεύμα, επειδή το ρεύμα είναι απλά η κίνηση του φορτίου.
Όταν τα ιόντα φθάσουν στα αντίστοιχα ηλεκτρόδια, είτε κερδίζουν είτε χάνουν ηλεκτρόνια για να επανέλθουν στην στοιχειακή τους κατάσταση. Για το διαχωρισμένο άλας, τα θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου συγκεντρώνονται στην κάθοδο και συλλέγουν ηλεκτρόνια από το ηλεκτρόδιο, αφήνοντάς το ως στοιχειακό νάτριο.
Την ίδια στιγμή, τα ιόντα χλωρίου χάνουν το "έξτρα" τους ηλεκτρόνιο στην άνοδο, μεταφέροντας ηλεκτρόνια στο ηλεκτρόδιο για να ολοκληρώσουν το κύκλωμα. Αυτή η διαδικασία είναι ο λόγος για τον οποίο ιονικές ενώσεις διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια στο νερό.