När man tittar på en kopp saltvatten kanske man inte kan tänka sig att den har potential att driva el - men det gör det! Förhållandet mellan en jonös lösning som saltvatten och dess ledningsförmåga är en funktion av dess koncentration och förmågan hos de laddade partiklarna att rör sig fritt i lösningen.

TL; DR (för länge, läste inte)

Lösningar som innehåller upplösta salter leder elektricitet eftersom de släpper laddade partiklar i lösning som kan bära en elektrisk ström. I allmänhet ökar konduktiviteten hos saltlösningar när mängden upplöst salt ökar. Den exakta ökningen av ledningsförmågan kompliceras emellertid av förhållandet mellan saltets koncentration och rörligheten hos de laddade partiklarna.

Joniska föreningar

Till en kemist uttrycker termen "salt" avser mer än enkelt bordsalt. Som en klass av föreningar är salter kemikalier bestående av en metall och en nonmetal. Metallen antar en positiv laddning och är en katjon medan nonmetalen antar en negativ laddning och är en anjon. Kemister hänvisar till sådana salter som joniska föreningar. Elektrostatiska interaktioner, som helt enkelt refererar till de attraktiva krafterna mellan motsatt laddad metall och nonmetal, håller joniska föreningar tillsammans som fasta ämnen.

Joniska föreningar i vatten

Vissa joniska föreningar är vattenlösliga, vilka betyder att de löser upp i vatten. När dessa föreningar upplöses dissocieras eller bryts de in i sina respektive joner. Bordsalt, även kallat natriumklorid och förkortad NaCl, dissocierar i natrium (Na) joner och klorid (Cl) joner. Inte varje jonisk förening löses i vatten. Lösningsriktlinjer ger kemiker och elever en allmän förståelse för vilka föreningar som kommer att lösas och vilka föreningar som inte kommer att lösas.

En substanskoncentration

Basiskt hänvisar koncentrationen bara till mängden substans upplöst i en viss mängd vatten. Forskare använder olika enheter för att specificera koncentration, såsom molaritet, normalitet, massprocent och delar per miljon. Den exakta koncentrationsenheten går emellertid sekundärt till den allmänna principen att högre koncentration betyder en större mängd upplöst salt per volymenhet.

Elektrisk ledningsförmåga

Många människor är förvånad över att lära sig ren Vatten är faktiskt en dålig ledare av el. Den relevanta termen i det föregående uttalandet är "ren". Praktiskt taget allt vatten från en naturlig vattenkälla som en flod, sjö eller hav kommer att fungera som en ledare eftersom den innehåller lösta salter.

Bra ledare gör det lätt , kontinuerligt flöde av elektrisk ström. I allmänhet har en bra ledare laddade partiklar som är relativt mobila (fri att röra sig). När det gäller salter som är upplösta i vatten, representerar joner laddade partiklar med relativt hög rörlighet.

Ledningsförmåga och koncentration

Ledningsförmågan hos en lösning beror på antalet laddningsbärare (koncentrationerna av joner), laddningsbärarnas rörlighet och deras laddning. Teoretiskt bör konduktiviteten öka i direkt proportion till koncentrationen. Detta innebär att om koncentrationen av natriumklorid, exempelvis i en lösning fördubblats, bör ledningsförmågan också fördubblas. I praktiken är detta inte sant. Koncentrationen och rörligheten för joner är inte oberoende egenskaper. När koncentrationen av en jon ökar, minskar dess rörlighet. Följaktligen ökar konduktiviteten linjärt med hänsyn till kvadratroten av koncentration istället för i direkt proportion.