Conţinut
- TL; DR (Prea lung; nu a citit)
- Compuși ionici
- Compuși ionici în apă
- Concentrarea unei substanțe
- Conductivitate electrică
- Conductivitate și concentrare
Când te uiți la o cană cu apă sărată, s-ar putea să nu-ți imaginezi că are potențialul de a alimenta electricitate, dar o face! Relația dintre o soluție ionică precum apa sărată și conductivitatea sa este o funcție a concentrației sale și a capacității particulelor sale încărcate de a se deplasa liber în soluție.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Soluțiile care conțin săruri dizolvate conduc electricitatea deoarece eliberează particule încărcate în soluție care sunt capabile să transporte un curent electric. În general, conductivitatea soluțiilor de sare crește pe măsură ce crește cantitatea de sare dizolvată. Creșterea exactă a conductivității este însă complicată de relația dintre concentrația sării și mobilitatea particulelor încărcate.
Compuși ionici
Pentru un chimist, termenul „sare” se referă la mai mult decât simplă sare de masă. Ca o clasă de compuși, sărurile sunt substanțe chimice compuse dintr-un metal și un nemetal. Metalul își asumă o sarcină pozitivă și este un cation, în timp ce nonmetal presupune o sarcină negativă și este un anion. Chimiștii se referă la astfel de săruri ca compuși ionici. Interacțiunile electrostatice, care se referă pur și simplu la forțele atractive dintre metalul încărcat opus și nemetal, rețin compuși ionici ca solide.
Compuși ionici în apă
Unii compuși ionici sunt solubili în apă, ceea ce înseamnă că se dizolvă în apă. Când acești compuși se dizolvă, se disociază sau se descompun în ionii respectivi. Sarea de masă, numită și clorură de sodiu și prescurtare NaCl, se disociază în ioni de sodiu (Na) și ioni de clorură (Cl). Nu orice compus ionic se dizolvă în apă. Ghidurile de solubilitate oferă chimiștilor și studenților o înțelegere generală a compușilor care se vor dizolva și care compuși nu se vor dizolva.
Concentrarea unei substanțe
În termeni de bază, concentrația se referă pur și simplu la cantitatea de substanță dizolvată într-o cantitate dată de apă. Oamenii de știință folosesc diverse unități pentru a specifica concentrația, cum ar fi molaritatea, normalitatea, procentul de masă și părțile pe milion. Totuși, unitatea exactă de concentrație se bazează pe principiul general potrivit căruia o concentrație mai mare înseamnă o cantitate mai mare de sare dizolvată pe unitatea de volum.
Conductivitate electrică
Mulți oameni sunt surprinși să afle că apa pură este de fapt un conductor sărac al energiei electrice. Termenul relevant din afirmația anterioară este „pur.” Practic orice apă dintr-o sursă naturală de apă, precum un râu, lac sau ocean, va acționa ca un conductor, deoarece conține săruri dizolvate.
Conductorii buni permit curgerea ușoară și susținută a curentului electric. În general, un bun conductor posedă particule încărcate relativ mobile (libere de mișcare). În cazul sărurilor dizolvate în apă, ionii reprezintă particule încărcate cu o mobilitate relativ ridicată.
Conductivitate și concentrare
Conductivitatea unei soluții depinde de numărul de transportori de încărcare (concentrațiile ionilor), de mobilitatea transportatorilor de încărcare și de încărcarea acestora. Teoretic, conductivitatea ar trebui să crească în proporție directă cu concentrația. Aceasta implică faptul că, dacă concentrația clorurii de sodiu, de exemplu, într-o soluție se dublează, conductivitatea ar trebui să se dubleze și ea. În practică, acest lucru nu este valabil. Concentrația și mobilitatea ionilor nu sunt proprietăți independente. Pe măsură ce concentrația unui ion crește, mobilitatea acestuia scade. În consecință, conductivitatea crește liniar în raport cu rădăcina pătrată de concentrare, în loc de proporție directă.