електрическа проводимост

химия

2022

Обясняваме какво е електрическата проводимост и въз основа на това какво варира. Електрическа проводимост на метали, вода и почва.

Проводимостта варира в зависимост от състоянието на материята.

Какво е електрическа проводимост?

Електрическата проводимост е капацитетът на материя за да позволи потока на електрически ток чрез техните частици. Този капацитет зависи пряко от атомната и молекулярната структура на материала, както и от други физически фактори като температура към което се намира или състоянието, в което се намира (течност, твърдо, газообразен).

Електрическата проводимост е противоположна на съпротивлението, тоест съпротивлението при преминаване на електричество от материали. Тогава има добри материали и лоши електропроводими материали, доколкото са повече или по-малко устойчиви.

Символът за представяне на проводимостта е гръцката буква сигма (σ) и неговата единица от измерване е Сименс на метър (S / m) или 𝛀-1⋅ m-1. За нейното изчисляване се използват понятията за електрическо поле (E) и плътност на тока на проводимост (J), както следва:

J = σE, откъдето: σ = J / E

Проводимостта варира в зависимост от състояние на материята. В течни среди, например, това ще зависи от наличието на разтворени соли в тях, които генерират йони положително или отрицателно заредени и са електролитите, отговорни за провеждането на електрически ток, когато течността е подложена на електрическо поле.

От друга страна, твърдите тела имат много по-затворена атомна структура и с по-малко движение, така че проводимостта ще зависи от облака на електрони споделени от бандите на Валенсия и лентата на проводимост, която варира в зависимост от атомната природа на материята: the метали са добри електрически проводници и без метали, от друга страна, добри резистори (или изолатори, като напр пластмасов).

Водопроводимост

В Вода като цяло е добър електрически проводник. Този капацитет обаче зависи от неговата граница на общите разтворени твърди вещества (TDS), тъй като наличието на соли и минерали във водата образува електролитните йони, които позволяват преминаването на електрически ток. Доказателство за това е това дестилирана вода, които се елиминират (използвайки дестилация и други методи) всички йони са разтворени в него и той не провежда електричество.

По този начин проводимостта на солената вода е по-голяма от тази на прясната вода. Увеличаването на скоростта на проводимост може да се запише при добавяне на разтворени йони към течността, докато се достигне граница на йонна концентрация, в която се образуват двойки йони, положителни с отрицателни, които отменят заряда си и предотвратяват увеличаването на проводимостта.

Проводимост на почвата

По-засолените почви ще бъдат по-добри електрически проводници.

В почвиКато цяло те имат различна електрическа проводимост, в зависимост от различни фактори като напояване с вода или количеството соли, които представят. Както в случая с водата, по-засолените почви ще бъдат по-добри електрически проводници от по-малко солените и това разграничение често се определя от количеството вода, което получават (тъй като водата може да „измие” солите от почвата).

Това ниво на соленост често се бърка с натриевостта на почвата (наличието на натрий), когато в действителност солеността се отнася до изобилието от катиони на натрий (Na +), калий (K +), калций (Ca2 +) и магнезий (Mg2 +), заедно с катиони на хлор (Cl–), сулфат (SO42-), бикарбонат (HCO3–) и карбонат (CO32-).

Така в много случаи техники като измиване (за много засолени почви) или инжектиране на други неутрализиращи елементи (като сяра) се използват за много основни. Това често може да се определи чрез тестове за електрическа проводимост.

Метална проводимост

Металите обикновено са отлични електрически проводници. Това е така, защото атоми от този вид материал се комбинират чрез образуване на метални връзки. В металите електроните остават около метала като облак, движейки се около плътно свързани атомни ядра и именно те позволяват електрически поток.

Когато металът се приложи към електрическо поле, електроните текат свободно от единия край на метала към другия, точно както става с метала. топлина, от които и двамата са добри предаватели. Ето защо на медни и други метали в електропроводи и електронни устройства. Следващата фигура схематично представя потока на електрони (в червено), когато електрическо поле е приложено към метал:

!-- GDPR -->