Sesuatu bahan mengalirkan elektrik hanya jika ia mengandungi zarah bercas yang bebas bergerak. Dalam logam dan grafit, zarah itu ialah elektron ternyahlokal. Dalam sebatian ion, zarah itu ialah ion, dan ion boleh bergerak hanya apabila sebatian itu lebur atau terlarut.
Pelajaran ini menutup idea utama dalam ikatan dan struktur. Ia menggunakan idea kekisi daripada struktur gergasi dan kelakuan lebur daripada peleburan molekul dan ion.
Apakah yang mesti ada untuk kekonduksian elektrik?
Dua syarat mesti dipenuhi: mesti ada zarah bercas, dan zarah itu mesti bebas bergerak. Bahan yang gagal salah satu syarat ialah penebat.
| Jenis bahan | Pepejal | Lebur atau terlarut | Pembawa cas |
|---|---|---|---|
| Sebatian ion | tidak mengalirkan | mengalirkan | ion |
| Molekul ringkas | tidak mengalirkan | tidak mengalirkan | tiada (molekul neutral) |
| Logam | mengalirkan | mengalirkan (lebur) | elektron ternyahlokal |
| Grafit | mengalirkan | tidak berkenaan pada tahap sekolah | elektron ternyahlokal |
| Berlian | tidak mengalirkan | tidak berkenaan pada tahap sekolah | tiada |
Entri “tidak berkenaan” dilangkau kerana bentuk karbon ini tidak melebur dalam mana-mana konteks sekolah biasa.
Cara menerangkan keputusan kekonduksian, langkah demi langkah
- Nyatakan pemerhatian: mengalirkan atau tidak, dalam keadaan yang mana.
- Namakan struktur: ion, molekul ringkas, logam, grafit atau berlian.
- Namakan zarah yang ada: ion, molekul atau elektron ternyahlokal.
- Nyatakan sama ada ia bebas bergerak dalam keadaan itu.
- Namakan pembawa cas: ion atau elektron.
Contoh berlangkah
Terangkan mengapa sebatian ion seperti natrium klorida tidak mengalirkan elektrik sebagai pepejal tetapi mengalirkannya apabila lebur.
Pepejal: natrium klorida ialah kekisi ion gergasi yang terdiri daripada ion Na⁺ dan Cl⁻. Ion itu bercas tetapi dipegang pada kedudukan tetap oleh tarikan elektrostatik yang kuat, dan tiada elektron bebas. Tiada zarah bercas yang bebas bergerak, jadi ia tidak mengalirkan elektrik.
Lebur: apabila kekisi dipanaskan melepasi takat lebur, ion tidak lagi dipegang pada kedudukan tetap. Ion bebas bergerak. Apabila voltan dikenakan, ion Na⁺ bergerak ke elektrod negatif dan ion Cl⁻ ke elektrod positif, jadi ion yang bergerak membawa arus.
Penerangan ini menamakan zarah yang sama dalam kedua-dua keadaan, dan yang berubah ialah sama ada zarah itu boleh bergerak.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan yang kerap berlaku ialah mengatakan elektron membawa arus dalam sebatian ion lebur, atau mengatakan sebatian ion pepejal tidak mempunyai ion.
Jawapan yang salah: “Natrium klorida pepejal tidak mengalirkan elektrik kerana ia tidak mempunyai ion.”
Pepejal itu mengandungi ion. Ion itu tidak bebas bergerak.
Pembetulannya ialah natrium klorida pepejal mempunyai ion, tetapi ion tidak boleh bergerak. Dalam keadaan lebur, ion membawa cas. Elektron membawa cas hanya dalam logam dan grafit, tempat elektron itu ternyahlokal.
Semak diri anda
Cuba tanpa melihat semula, kemudian buka setiap jawapan.
1. Kuprum mengalirkan elektrik sebagai pepejal. Apakah yang membawa cas?
Lihat jawapan
Elektron ternyahlokal yang bebas bergerak melalui kekisi ion kuprum.
2. Terangkan mengapa bahan molekul ringkas seperti gula tidak mengalirkan elektrik apabila lebur. (Fikirkan zarah sahaja.)
Lihat jawapan
Zarahnya ialah molekul neutral. Tiada ion dan tiada elektron ternyahlokal, jadi tiada zarah bercas yang bebas bergerak, dan tiada arus boleh mengalir.
3. Mengapakah grafit mengalirkan elektrik, tetapi berlian tidak, walaupun kedua-duanya karbon tulen?
Lihat jawapan
Dalam grafit, setiap atom karbon menggunakan 3 elektron luar dalam ikatan, jadi yang keempat ternyahlokal dan bebas bergerak di sepanjang lapisan. Dalam berlian, semua 4 elektron luar digunakan dalam ikatan, jadi tiada elektron yang bebas bergerak.
Langkah seterusnya
Idea ion bergerak ke elektrod diteruskan dalam penaakulan elektrolisis. Uji kelima-lima pelajaran bersama dengan set latihan ikatan dan struktur. Guru mol dan nisbah persamaan menjadi berguna apabila anda kemudian menghubungkan ion dengan kuantiti.
Jika penerangan sentiasa kedengaran betul tetapi hanya mendapat markah separa, guru kami boleh meneliti ayat sebenar anda dalam tuisyen Kimia dalam talian secara satu dengan satu.