เนื้อหา
- TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
- สารประกอบไอออนิก
- สารประกอบไอออนิกในน้ำ
- ความเข้มข้นของสาร
- ค่าการนำไฟฟ้า
- การนำไฟฟ้าและความเข้มข้น
เมื่อคุณดูน้ำเกลือหนึ่งแก้วคุณอาจไม่ได้นึกว่ามันมีศักยภาพในการนำกระแสไฟฟ้า - แต่มันทำ! ความสัมพันธ์ระหว่างสารละลายไอออนิกเช่นน้ำเกลือและการนำไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันของความเข้มข้นและความสามารถของอนุภาคประจุไฟฟ้าในการเคลื่อนที่อย่างอิสระในสารละลาย
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
โซลูชันที่ประกอบด้วยเกลือที่ละลายจะนำไฟฟ้าเนื่องจากปล่อยอนุภาคที่มีประจุเข้าไปในสารละลายที่สามารถนำกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายเกลือจะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณของเกลือละลายเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของค่าการนำไฟฟ้าที่แน่นอนนั้นมีความซับซ้อนเนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของเกลือกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ
สารประกอบไอออนิก
สำหรับนักเคมีคำว่า "เกลือ" หมายถึงเกลือแกงธรรมดา ๆ ในฐานะที่เป็นสารประกอบประเภทหนึ่งเกลือเป็นสารเคมีที่ประกอบด้วยโลหะและอโลหะ โลหะถือว่าประจุบวกและเป็นไอออนบวกในขณะที่โลหะอโลหะรับผิดชอบประจุลบและเป็นประจุลบ นักเคมีอ้างถึงเกลือเช่นสารประกอบไอออนิก การโต้ตอบด้วยไฟฟ้าสถิตซึ่งหมายถึงแรงดึงดูดระหว่างโลหะที่มีประจุตรงข้ามกับอโลหะจับสารประกอบไอออนิกเข้าด้วยกันเป็นของแข็ง
สารประกอบไอออนิกในน้ำ
สารประกอบไอออนิกบางชนิดละลายในน้ำซึ่งหมายความว่าพวกมันละลายในน้ำ เมื่อสารประกอบเหล่านี้ละลายพวกมันจะแยกตัวหรือแยกตัวเป็นไอออนตามลำดับ เกลือแกงที่เรียกว่าโซเดียมคลอไรด์และโซเดียมคลอไรด์สั้น ๆ จะแยกตัวออกเป็นไอออนโซเดียม (Na) และคลอไรด์ (Cl) ไอออน สารประกอบไอออนิกไม่ละลายในน้ำ แนวทางการละลายให้นักเคมีและนักเรียนเข้าใจโดยทั่วไปว่าสารประกอบใดจะละลายและสารประกอบใดจะไม่ละลาย
ความเข้มข้นของสาร
ในแง่พื้นฐานความเข้มข้นหมายถึงปริมาณของสารที่ละลายในปริมาณที่กำหนด นักวิทยาศาสตร์ใช้หน่วยต่าง ๆ เพื่อระบุความเข้มข้นเช่นโมลาริตี้ปกติร้อยละมวลและชิ้นส่วนต่อล้าน หน่วยของความเข้มข้นที่แน่นอนวิ่งรองอย่างไรก็ตามถึงหลักการทั่วไปที่ความเข้มข้นสูงกว่าหมายถึงปริมาณของเกลือละลายในปริมาณที่มากขึ้นต่อหน่วยปริมาตร
ค่าการนำไฟฟ้า
หลายคนแปลกใจที่รู้ว่าน้ำบริสุทธิ์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี คำที่เกี่ยวข้องในคำแถลงก่อนหน้านี้คือ "บริสุทธิ์" น้ำใด ๆ จากแหล่งน้ำธรรมชาติเช่นแม่น้ำทะเลสาบหรือมหาสมุทรจะทำหน้าที่เป็นตัวนำเนื่องจากมีเกลือละลายอยู่
ตัวนำที่ดีจะช่วยให้การไหลของกระแสไฟฟ้าง่ายและยั่งยืน โดยทั่วไปตัวนำที่ดีจะมีอนุภาคที่มีประจุซึ่งค่อนข้างเคลื่อนที่ได้ (เคลื่อนที่ได้ฟรี) ในกรณีของเกลือที่ละลายในน้ำไอออนจะแสดงถึงอนุภาคที่มีประจุซึ่งมีความคล่องตัวสูง
การนำไฟฟ้าและความเข้มข้น
การนำไฟฟ้าของสารละลายขึ้นอยู่กับจำนวนของตัวพาประจุ (ความเข้มข้นของไอออน) การเคลื่อนที่ของตัวพาประจุและประจุ ในทางทฤษฎีการนำไฟฟ้าควรเพิ่มสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้น นี่ก็หมายความว่าหากความเข้มข้นของโซเดียมคลอไรด์ในสารละลายเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าค่าการนำไฟฟ้าก็ควรเพิ่มเป็นสองเท่า ในทางปฏิบัติสิ่งนี้ไม่ถือเป็นจริง ความเข้มข้นและความคล่องตัวของไอออนไม่ได้เป็นคุณสมบัติอิสระ เมื่อความเข้มข้นของไอออนเพิ่มขึ้นความคล่องตัวจะลดลง เป็นผลให้ค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่อเทียบกับรากที่สองของความเข้มข้นแทนที่จะเป็นสัดส่วนโดยตรง