Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Waarom geleiden verbindingen geen elektriciteit als ze vast zijn, maar kunnen ze wel smelten?

Verbindingen geleiden geen elektriciteit als ze vast zijn, voornamelijk vanwege de sterke intermoleculaire krachten en stijve structuren die de beweging van ionen of elektronen belemmeren. Wanneer verbindingen daarentegen gesmolten zijn (dat wil zeggen in de vloeibare toestand), verzwakken hun intermoleculaire krachten, waardoor ionen of elektronen vrij kunnen bewegen en de geleiding van elektriciteit wordt vergemakkelijkt. Hier is een meer gedetailleerde uitleg:

1. Solid State :In een vaste verbinding worden de samenstellende deeltjes (atomen, moleculen of ionen) bij elkaar gehouden door sterke intermoleculaire krachten zoals ionische bindingen, covalente bindingen of waterstofbruggen. Deze krachten creëren een stijve structuur waarin deeltjes op hun positie vastzitten en niet gemakkelijk kunnen bewegen. Als gevolg hiervan zijn er, wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd, geen vrije mobiele ionen of elektronen beschikbaar om de elektrische stroom te transporteren, en gedraagt ​​de verbinding zich als een elektrische isolator.

2. Gesmolten staat :Wanneer een verbinding tot het smeltpunt wordt verwarmd, ondergaat deze een faseverandering van een vaste naar een vloeibare toestand. Tijdens het smelten worden de intermoleculaire krachten tussen de deeltjes verzwakt en krijgen de deeltjes voldoende kinetische energie om deze krachten te overwinnen en vrijer te bewegen. Door deze verhoogde mobiliteit kunnen de ionen of elektronen in de verbinding bewegen en reageren op een aangelegd elektrisch veld. Als resultaat wordt de verbinding in gesmolten toestand elektrisch geleidend.

Neem bijvoorbeeld natriumchloride (NaCl) als voorbeeld. In vast NaCl worden de natrium- (Na+) en chloride- (Cl-) ionen bij elkaar gehouden door sterke ionische bindingen, waardoor een stijf kristalrooster ontstaat. In deze toestand geleidt NaCl geen elektriciteit omdat de ionen onbeweeglijk zijn en niet kunnen bewegen om elektrische stroom te transporteren. Wanneer NaCl echter wordt gesmolten, verzwakken de ionische bindingen en kunnen de Na+- en Cl--ionen vrij bewegen. In deze gesmolten toestand kan NaCl elektriciteit geleiden vanwege de mobiliteit van zijn ionen.

Samenvattend komt het verschil in elektrische geleidbaarheid tussen vaste en gesmolten verbindingen voort uit de mobiliteit van hun samenstellende deeltjes. In de vaste toestand beperken sterke intermoleculaire krachten de beweging van de deeltjes, waardoor de elektrische geleiding wordt belemmerd. In de gesmolten toestand zorgen verzwakte intermoleculaire krachten ervoor dat deeltjes vrij kunnen bewegen, waardoor de doorgang van elektrische stroom mogelijk wordt en de verbinding elektrisch geleidend wordt.