Science >> Wetenschap & Ontdekkingen >  >> Chemie

Covalente verbindingen en geleidbaarheid:onderzoek naar de uitzonderingen

De bewering dat covalent gebonden moleculaire verbindingen nooit zijn geleidend is een te grote vereenvoudiging. Hoewel velen inderdaad niet-geleidend zijn, zijn er uitzonderingen. Hier is een overzicht:

Waarom veel covalent gebonden moleculaire verbindingen niet-geleidend zijn:

* Geen kosten voor vrij bewegen: Covalente bindingen omvatten het delen van elektronen tussen atomen. Deze elektronen zijn gelokaliseerd binnen de binding en kunnen niet vrij door de verbinding bewegen. Dit gebrek aan vrij bewegende ladingsdragers is essentieel voor de elektrische geleiding.

* Zwakke intermoleculaire krachten: Moleculaire verbindingen worden doorgaans bij elkaar gehouden door zwakke intermoleculaire krachten zoals Van der Waals-krachten of waterstofbinding. Deze krachten zijn niet sterk genoeg om de overdracht van ladingdragers mogelijk te maken.

Uitzonderingen op de regel:

* Grafiet: Hoewel grafiet voornamelijk bij elkaar wordt gehouden door covalente bindingen, heeft het een unieke structuur met gedelokaliseerde elektronen in de lagen. Deze gedelokaliseerde elektronen kunnen vrij bewegen, waardoor grafiet een uitstekende geleider van elektriciteit is.

* Polymeren: Sommige polymeren, zoals geleidende polymeren, hebben geconjugeerde systemen waarbij elektronen langs de polymeerketen kunnen bewegen, wat resulteert in elektrische geleidbaarheid.

* Opgeloste ionische verbindingen: Hoewel covalente verbindingen zelf vaak niet-geleidend zijn, kunnen sommige, wanneer ze worden opgelost in een oplosmiddel zoals water, dissociëren in ionen. Deze ionen kunnen vervolgens elektrische stroom transporteren.

Samengevat:

Covalente binding leidt over het algemeen tot niet-geleiding vanwege het ontbreken van vrij bewegende ladingen. Bepaalde verbindingen, zoals grafiet en geleidende polymeren, kunnen echter geleidbaarheid vertonen vanwege specifieke structurele kenmerken die ladingsdelokalisatie mogelijk maken. Bovendien kunnen sommige covalent gebonden verbindingen geleidend worden wanneer ze worden opgelost in een oplosmiddel, waardoor ionen worden gevormd die elektrische stroom kunnen transporteren.