Als je naar een kopje zout water kijkt, kun je je niet voorstellen dat het potentieel heeft om elektriciteit te geleiden, maar dat is het wel! De relatie tussen een ionische oplossing zoals zout water en de geleidbaarheid ervan is een functie van de concentratie en het vermogen van de geladen deeltjes om vrij in de oplossing te bewegen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Oplossingen die opgeloste zouten bevatten geleiden elektriciteit omdat ze geladen deeltjes vrijmaken in een oplossing die in staat is om een ​​elektrische stroom te geleiden. In het algemeen neemt de geleidbaarheid van zoutoplossingen toe als de hoeveelheid opgelost zout toeneemt. De exacte toename van de geleidbaarheid wordt echter gecompliceerd door de relatie tussen de concentratie van het zout en de mobiliteit van de geladen deeltjes.

Ionische verbindingen

Voor een chemicus betekent de term "zout" verwijst naar meer dan eenvoudig tafelzout. Als een klasse verbindingen zijn zouten chemicaliën die bestaan ​​uit een metaal en een niet-metaal. Het metaal neemt een positieve lading aan en is een kation terwijl het niet-metaal een negatieve lading heeft en een anion is. Chemici verwijzen naar dergelijke zouten als ionische verbindingen. Elektrostatische interacties, die eenvoudig betrekking hebben op de aantrekkende krachten tussen het tegengestelde geladen metaal en niet-metaal, houden ionische verbindingen samen als vaste stoffen.

Ionische verbindingen in water

Sommige ionische verbindingen zijn in water oplosbaar, betekent dat ze oplossen in water. Wanneer deze verbindingen oplossen, dissociëren ze of breken ze in hun respectievelijke ionen. Tafelzout, ook natriumchloride en afgekort NaCl genoemd, dissocieert in natrium (Na) -ionen en chloride (Cl) -ionen. Niet elke ionische verbinding lost op in water. Oplosbaarheidrichtlijnen geven scheikundigen en studenten een algemeen inzicht in welke verbindingen zullen oplossen en welke verbindingen niet zullen oplossen.

Concentratie van een stof

In elementaire termen verwijst concentratie eenvoudig naar de hoeveelheid opgeloste stof in een bepaalde hoeveelheid water. Wetenschappers gebruiken verschillende eenheden voor het specificeren van concentratie, zoals molariteit, normaliteit, massapercentage en delen per miljoen. De exacte concentratie-eenheid is echter afhankelijk van het algemene principe dat hogere concentratie een grotere hoeveelheid opgelost zout per volume-eenheid betekent.

Elektrische geleidbaarheid

Veel mensen zijn verrast om te horen dat zuiver water is eigenlijk een slechte geleider van elektriciteit. De relevante term in de vorige verklaring is 'puur'. Vrijwel elk water uit een natuurlijke waterbron zoals een rivier, meer of oceaan zal fungeren als een geleider omdat het opgeloste zouten bevat.

Goede geleiders zorgen voor de gemakkelijke , aanhoudende stroom van elektrische stroom. In het algemeen bezit een goede geleider geladen deeltjes die relatief mobiel zijn (vrij om te bewegen). In het geval van zouten opgelost in water, vertegenwoordigen de ionen geladen deeltjes met relatief hoge mobiliteit.

Geleidbaarheid en concentratie

De geleidbaarheid van een oplossing hangt af van het aantal ladingdragers (de concentraties van de ionen), de mobiliteit van de ladingdragers en hun lading. Theoretisch zou de geleidbaarheid moeten toenemen in directe verhouding tot de concentratie. Dit houdt in dat als de concentratie van natriumchloride, bijvoorbeeld, in een oplossing verdubbeld, de geleidbaarheid ook zou moeten verdubbelen. In de praktijk klopt dit niet. De concentratie en mobiliteit van de ionen zijn geen onafhankelijke eigenschappen. Naarmate de concentratie van een ion toeneemt, neemt de mobiliteit af. Als gevolg hiervan neemt de geleidbaarheid lineair toe met betrekking tot de vierkantswortel van concentratie in plaats van in directe verhouding