Inhoud
- Verbindingen met sterke geleidbaarheid
- Verbindingen met zwakke geleidbaarheid
- Niet-geleidende verbindingen
- Geleidbaarheid van metalen
Verbindingen die een stroom geleiden worden bij elkaar gehouden door elektrostatische krachten of aantrekking. Ze bevatten een positief geladen atoom of molecuul, een kation genoemd, en een negatief geladen atoom of molecuul, een anion genoemd. In hun vaste toestand geleiden deze verbindingen geen elektriciteit, maar wanneer opgelost in water dissociëren de ionen en kunnen ze een stroom geleiden. Bij hoge temperaturen, wanneer deze verbindingen vloeibaar worden, beginnen de kationen en anionen te stromen en kunnen ze elektriciteit geleiden zelfs in afwezigheid van water. Niet-ionische verbindingen, of verbindingen die niet dissociëren in ionen, geleiden geen stroom. U kunt een eenvoudig circuit bouwen met een gloeilamp als indicator om de geleidbaarheid van waterige verbindingen te testen. De testverbinding in deze opstelling voltooit het circuit en schakelt de gloeilamp in als deze een stroom kan geleiden.
Verbindingen met sterke geleidbaarheid
De eenvoudigste manier om te bepalen of een verbinding een stroom kan geleiden, is door de moleculaire structuur of samenstelling ervan te identificeren. Verbindingen met sterke geleidbaarheid dissociëren volledig in geladen atomen of moleculen of ionen, wanneer opgelost in water. Deze ionen kunnen effectief een stroom verplaatsen en transporteren. Hoe hoger de concentratie ionen, hoe groter de geleidbaarheid. Tafelzout of natriumchloride is een voorbeeld van een verbinding met een sterke geleidbaarheid. Het dissocieert in positief geladen natrium en negatief geladen chloorionen in water. Ammoniumsulfaat, calciumchloride, zoutzuur, natriumhydroxide, natriumfosfaat en zinknitraat zijn andere voorbeelden van verbindingen met een sterke geleidbaarheid, ook bekend als sterke elektrolyten.Sterke elektrolyten zijn meestal anorganische verbindingen, wat betekent dat ze koolstofatomen missen. Organische verbindingen of koolstofhoudende verbindingen zijn vaak zwakke elektrolyten of zijn niet-geleidend.
Verbindingen met zwakke geleidbaarheid
Verbindingen die slechts gedeeltelijk dissociëren in water zijn zwakke elektrolyten en slechte geleiders van een elektrische stroom. Azijnzuur, de verbinding aanwezig in azijn, is een zwakke elektrolyt omdat het slechts in water dissocieert. Ammoniumhydroxide is een ander voorbeeld van een verbinding met een zwakke geleidbaarheid. Wanneer andere oplosmiddelen dan water worden gebruikt, wordt de ionische dissociatie, en daarmee het vermogen om stroom te voeren, gewijzigd. Ionisatie van zwakke elektrolyten neemt meestal toe met stijgingen van de temperatuur. Om de geleidbaarheid van verschillende verbindingen in water te vergelijken, gebruiken wetenschappers specifieke geleidbaarheid. De specifieke geleidbaarheid is een maat voor de geleidbaarheid van een verbinding in water bij een specifieke temperatuur, meestal 25 graden Celsius. Specifieke geleidbaarheid wordt gemeten in eenheden van Siemens of MicroSiemens per centimeter. De mate van watervervuiling kan worden bepaald door de specifieke geleidbaarheid te meten, omdat vervuild water meer ionen bevat en meer geleidbaarheid kan genereren.
Niet-geleidende verbindingen
Verbindingen die geen ionen in water produceren, kunnen geen elektrische stroom geleiden. Suiker of sucrose is een voorbeeld van een verbinding die oplost in water maar geen ionen produceert. De opgeloste sucrosemoleculen worden omgeven door clusters van watermoleculen en er wordt gezegd dat ze gehydrateerd zijn maar niet geladen zijn. Verbindingen die niet oplosbaar zijn in water, zoals calciumcarbonaat, hebben ook geen geleidbaarheid: ze produceren geen ionen. Geleidbaarheid vereist het bestaan van geladen deeltjes.
Geleidbaarheid van metalen
Elektrische geleidbaarheid vereist de beweging van geladen deeltjes. In het geval van elektrolyten of vloeibaar gemaakte of gesmolten ionische verbindingen worden positief en negatief geladen deeltjes gegenereerd die kunnen bewegen. In metalen zijn positieve metaalionen gerangschikt in een star rooster of kristalstructuur die niet kan bewegen. Maar de positieve metaalatomen worden omringd door wolken van elektronen die vrij rondlopen en een elektrische stroom kunnen voeren. Een stijging van de temperatuur veroorzaakt een afname van de elektrische geleidbaarheid, hetgeen contrasteert met de toename van de geleidbaarheid door elektrolyten onder vergelijkbare omstandigheden.