آزمایش رسانایی یون و مولکول

راهنمایی کوتاه: در این آزمایش می‌خواهی ببینی که چرا بعضی مواد مثل نمک در آب رسانا می‌شوند ولی شکر نه. با یک مدار ساده می‌توانی این تفاوت را مشاهده کنی.

گام‌به‌گام:

• ۱) یک لامپ کوچک (مثلاً ۳ ولت) و یک باتری ۳ ولتی بردار و با دو سیم یک مدار ساده درست کن. دو سر سیم‌ها را آزاد بگذار تا بتوانی آن‌ها را در ظرف‌های مختلف فرو ببری.
• ۲) سه ظرف شیشه‌ای بردار: در ظرف اول آب مقطر، در ظرف دوم محلول نمک (یک قاشق نمک در نصف لیوان آب حل کن)، و در ظرف سوم محلول شکر (یک قاشق شکر در نصف لیوان آب حل کن) بریز.
• ۳) دو سر سیم‌ها را در هر ظرف فرو ببر (مراقب باش سیم‌ها به هم نرسند) و مشاهده کن که لامپ روشن می‌شود یا نه. ابتدا آب مقطر را امتحان کن: لامپ روشن نمی‌شود چون آب خالص رسانا نیست.
• ۴) حالا سر سیم‌ها را در محلول نمک فرو ببر: لامپ روشن می‌شود! چون نمک در آب به یون‌های سدیم و کلرید تجزیه می‌شود و این یون‌ها بار الکتریکی را منتقل می‌کنند.
• ۵) سپس محلول شکر را امتحان کن: لامپ روشن نمی‌شود. شکر یک ماده مولکولی است و در آب به مولکول‌های شکر تبدیل می‌شود که بار الکتریکی ندارند و نمی‌توانند جریان را هدایت کنند.
• ۶) برای تأیید بیشتر، می‌توانی یک تکه نمک جامد را هم امتحان کنی: دو سر سیم را روی یک تکه نمک خشک بگذار – لامپ روشن نمی‌شود چون یون‌ها در حالت جامد آزاد نیستند. اما اگر کمی آب روی نمک بچکانی، لامپ روشن می‌شود.

پاسخ نهایی: این آزمایش نشان می‌دهد که مواد یونی مانند نمک فقط وقتی رسانا هستند که در آب حل شوند و یون‌های آزاد داشته باشند. مواد مولکولی مانند شکر چه به صورت جامد و چه در محلول، نارسانا هستند زیرا مولکول‌های آن‌ها بار الکتریکی ندارند و نمی‌توانند جریان را عبور دهند. بنابراین هم یون‌ها در حالت جامد و هم مولکول‌ها (مانند شکر) نارسانا هستند.

مثال مشابه: تصور کن یک لامپ را با دو سیم به یک لیمو وصل کنی – اگر لیمو تازه باشد، کمی روشن می‌شود چون لیمو دارای یون‌های اسیدی است. اما اگر به جای لیمو از یک تکه پارچه خشک استفاده کنی، لامپ روشن نمی‌شود چون پارچه مولکولی است و رسانا نیست.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی تحقیق کنی که چه موادی در حالت مذاب (ذوب شده) رسانا می‌شوند. مثلاً نمک مذاب رسانا است چون یون‌ها آزاد می‌شوند.

یادآوری ایمنی: مراقب باش با برق کار می‌کنی. از باتری کم‌ولتاژ (حداکثر ۶ ولت) استفاده کن و سیم‌ها را به برق شهر وصل نکن. هنگام آزمایش با آب، دست‌هایت را خشک نگه دار.