תוֹכֶן
תרכובות המוליכות זרם מוחזקות יחד על ידי כוחות אלקטרוסטטיים או משיכה. הם מכילים אטום או מולקולה טעונה באופן חיובי, המכונים קטיון, ואטום או מולקולה טעונה שלילית, המכונים אניון. במצבם המוצק, תרכובות אלה אינן מוליכות חשמל, אך כאשר מומסות במים, היונים מתנתקים ויכולים להוביל זרם. בטמפרטורות גבוהות, כאשר תרכובות אלו הופכות לנוזליות, הקטיונים והאניונים מתחילים לזרום ויכולים להוליך חשמל גם בהיעדר מים. תרכובות נוניוניות, או תרכובות שאינן מתנתקות ליונים, אינן מוליכות זרם. אתה יכול לבנות מעגל פשוט עם נורה כאינדיקטור לבדיקת המוליכות של תרכובות מימיות. מתחם הבדיקה בהתקנה זו ישלים את המעגל ויפתח את נורת הנורה אם הוא יכול להוביל זרם.
תרכובות עם מוליכות חזקה
הדרך הקלה ביותר לקבוע אם תרכובת יכולה להוליך זרם היא לזהות את המבנה או את ההרכב המולקולרי שלו. תרכובות עם מוליכות חזקה מתנתקות לחלוטין אטומים או מולקולות טעונות, או יונים, כאשר הם מומסים במים. יונים אלה יכולים לנוע ולשאת זרם בצורה יעילה. ככל שריכוז היונים גבוה יותר, כך המוליכות גבוהה יותר. מלח שולחן, או נתרן כלורי, הוא דוגמה לתרכובת בעלת מוליכות חזקה. זה מתנתק לנתרן טעון חיובי ומיוני כלור טעונים לשלילה. אמוניום גופרתי, סידן כלוריד, חומצה הידרוכלורית, נתרן הידרוקסיד, נתרן פוספט ונייטרייט הם דוגמאות נוספות לתרכובות בעלות מוליכות חזקה, הידועות גם כאלקטרוליטים חזקים.אלקטרוליטים חזקים נוטים להיות תרכובות אורגניות, כלומר חסר להם אטומי פחמן. תרכובות אורגניות, או תרכובות המכילות פחמן, הם לרוב אלקטרוליטים חלשים או שאינם מוליכים.
תרכובות עם מוליכות חלשה
תרכובות המנתקות רק חלקית במים הם אלקטרוליטים חלשים ומוליכים גרועים של זרם חשמלי. חומצה אצטית, התרכובת הקיימת בחומץ, היא אלקטרוליט חלש מכיוון שהיא מתנתקת מעט במים. אמוניום הידרוקסיד הוא דוגמא נוספת לתרכובת בעלת מוליכות חלשה. כאשר משתמשים בממסים שאינם מים, משתנה הדיסוציאציה היונית, ולכן היכולת לשאת זרם. יינון של אלקטרוליטים חלשים בדרך כלל עולה עם עליית הטמפרטורה. כדי להשוות את המוליכות של תרכובות שונות במים, מדענים משתמשים במוליכות ספציפית. המוליכות הספציפית היא מדד למוליכות של תרכובת במים בטמפרטורה ספציפית, בדרך כלל 25 מעלות צלזיוס. המוליכות הספציפית נמדדת ביחידות של סימנס או מיקרוזימין לסנטימטר. ניתן לקבוע את מידת זיהום המים על ידי מדידת המוליכות הספציפית, מכיוון שמים מזוהמים מכילים יותר יונים ויכולים ליצור הולכה רבה יותר.
תרכובות לא מוליכות
תרכובות שאינן מייצרות יונים במים אינן יכולות להוביל זרם חשמלי. סוכר, או סוכרוז, הוא דוגמא לתרכובת שמתמוססת במים אך אינה מייצרת יונים. מולקולות הסוכרוזה המומסות מוקפות באשכולות של מולקולות מים ואמורות כי הן מיובשות אך נשארות ללא טעינה. גם לתרכובות שאינן מסיסות במים, כמו סידן פחמתי, אין מוליכות: הם אינם מייצרים יונים. מוליכות מחייבת קיומם של חלקיקים טעונים.
מוליכות של מתכות
מוליכות חשמלית דורשת תנועה של חלקיקים טעונים. במקרה של אלקטרוליטים או תרכובות יוניות מנוזל או מותך נוצרים חלקיקים טעונים באופן חיובי ושלילי ויכולים לנוע סביב. במתכות, יוני מתכת חיוביים מסודרים בסריג או במבנה גביש קשיח שלא יכולים לזוז. אך אטומי המתכת החיוביים מוקפים בענני אלקטרונים החופשיים להסתובב ויכולים לשאת זרם חשמלי. עליית הטמפרטורה גורמת לירידה במוליכות החשמלית, המנוגדת לעלייה במוליכות על ידי אלקטרוליטים בנסיבות דומות.