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खारा पानी एक आयनिक समाधान का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण है जो बिजली का संचालन करता है, लेकिन यह समझना कि ऐसा क्यों होता है कि यह घटना पर एक घरेलू प्रयोग करने के रूप में सरल नहीं है। कारण आयनिक बंध और सहसंयोजक बंधनों के बीच अंतर के साथ-साथ यह समझने में भी होता है कि जब विघटित आयन एक विद्युत क्षेत्र के अधीन होते हैं तो क्या होता है।
संक्षेप में, आयनिक यौगिक पानी में बिजली का संचालन करते हैं क्योंकि वे आवेशित आयनों में अलग हो जाते हैं, जो तब विपरीत चार्ज इलेक्ट्रोड के लिए आकर्षित होते हैं।
एक आयोनिक बॉन्ड बनाम एक सहसंयोजक बॉन्ड
आयनिक यौगिकों की विद्युत चालकता की बेहतर समझ प्राप्त करने के लिए आपको आयनिक और सहसंयोजक बंधों के बीच के अंतर को जानना होगा।
सहसंयोजक बांड तब बनते हैं जब परमाणु अपने बाहरी (वैलेंस) गोले को पूरा करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। उदाहरण के लिए, मौलिक हाइड्रोजन के बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल में एक "स्पेस" होता है, इसलिए यह अपने शेल को भरने के लिए अपने इलेक्ट्रॉनों को साझा करने के साथ एक और हाइड्रोजन परमाणु के साथ सहसंयोजक रूप से बंध सकता है।
एक आयोनिक बंध अलग तरह से काम करता है। कुछ परमाणु, जैसे सोडियम, उनके बाहरी गोले में एक या बहुत कम इलेक्ट्रॉन होते हैं। क्लोरीन जैसे अन्य परमाणुओं में बाहरी गोले होते हैं, जिन्हें पूर्ण आवरण होने के लिए बस एक और इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है। उस पहले परमाणु में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दूसरे शेल को भरने के लिए दूसरे में स्थानांतरित कर सकता है।
हालाँकि, चुनाव हारने और पाने की प्रक्रियाएँ नाभिक में आवेश और इलेक्ट्रॉनों से आवेश के बीच असंतुलन पैदा करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप परमाणु को शुद्ध धनात्मक आवेश (जब एक इलेक्ट्रॉन खो जाता है) या एक शुद्ध ऋणात्मक आवेश (जब एक प्राप्त होता है) )। इन आवेशित परमाणुओं को आयन कहा जाता है, और विपरीत चार्ज किए गए आयनों को एक आयनिक बंधन और एक विद्युत तटस्थ अणु, जैसे NaCl, या सोडियम क्लोराइड बनाने के लिए एक साथ आकर्षित किया जा सकता है।
ध्यान दें कि आयन होने पर "क्लोरीन" "क्लोराइड" में कैसे बदल जाता है।
आयनिक बांड का विघटन
आम नमक (सोडियम क्लोराइड) जैसे अणु रखने वाले आयनिक बंधन को कुछ परिस्थितियों में अलग किया जा सकता है। एक उदाहरण यह है कि जब वे पानी में घुल जाते हैं; अणु उनके संघटक आयनों में "अलग" हो जाते हैं, जो उन्हें उनके आवेशित अवस्था में लौटा देते हैं।
यदि अणुओं को उच्च तापमान के तहत पिघलाया जाता है, तो आयनिक बंध भी टूट सकते हैं, जिसका प्रभाव तब होता है जब वे पिघले हुए अवस्था में रहते हैं।
तथ्य यह है कि इनमें से किसी भी प्रक्रिया में आवेशित आयनों का एक संग्रह होता है, आयनिक यौगिकों की विद्युत चालकता के लिए केंद्रीय होता है। उनके बंधुआ, ठोस अवस्था में, नमक जैसे अणु बिजली का संचालन नहीं करते हैं। लेकिन जब वे एक घोल में या पिघलने के माध्यम से अलग हो जाते हैं, तो वे कर सकते हैं एक वर्तमान ले। इसका कारण यह है कि इलेक्ट्रॉनों को पानी के माध्यम से स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है (उसी तरह वे एक प्रवाहकीय तार में करते हैं), लेकिन आयन स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं।
जब एक करंट लागू होता है
करंट को करंट लगाने के लिए, दो इलेक्ट्रोड तरल में डाले जाते हैं, दोनों एक बैटरी या चार्ज के स्रोत से जुड़े होते हैं। सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रोड को एनोड कहा जाता है, और नकारात्मक चार्ज किए गए इलेक्ट्रोड को कैथोड कहा जाता है। बैटरी इलेक्ट्रोड से चार्ज होती है (एक ठोस प्रवाहकीय सामग्री के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने वाले अधिक परंपरागत तरीके से), और वे तरल में चार्ज के अलग-अलग स्रोत बन जाते हैं, जिससे एक विद्युत क्षेत्र का उत्पादन होता है।
समाधान में आयन अपने चार्ज के अनुसार इस विद्युत क्षेत्र का जवाब देते हैं।धनात्मक आवेश वाले आयन (नमक के घोल में सोडियम) कैथोड की ओर आकर्षित होते हैं और नकारात्मक रूप से आवेशित आयन (नमक के घोल में क्लोराइड आयन) एनोड की ओर आकर्षित होते हैं। आवेशित कणों की यह गति एक विद्युत धारा है, क्योंकि विद्युत धारा मात्र आवेश की गति है।
जब आयन अपने संबंधित इलेक्ट्रोड तक पहुंचते हैं, तो वे या तो अपने प्रारंभिक अवस्था में वापस लौटने के लिए इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करते हैं या खो देते हैं। विघटित नमक के लिए, धनात्मक रूप से आवेशित सोडियम आयन कैथोड में एकत्रित होते हैं और इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को उठाते हैं, इसे प्राथमिक सोडियम कहते हैं।
उसी समय, एनोड पर क्लोराइड आयन अपने "अतिरिक्त" इलेक्ट्रॉन को खो देते हैं, सर्किट को पूरा करने के लिए इलेक्ट्रॉनों में इलेक्ट्रॉनों को सम्मिलित करते हैं। यह प्रक्रिया क्यों आयनिक यौगिक पानी में बिजली का संचालन करती है।