Elektrische geleidbaarheid

KLIK filmfragment

1. Onderzoeksvraag

Welke stoffen zijn elektrisch geleidbaar?

2. Voorbereiding

Materiaal + stoffen

• Materiaal:
  o Geleidbaarheidstester
  o Absorberend papier
  o Nucleonschaaltje
  o Pipetjes
  • Stoffen:
  o Suiker
  o Cyclohexaan
  o Ethanol
  o Koper
  o Grafiet
  o Gedestilleerd water
  o Zout

Opstelling (foto)

3. Uitvoeren

Zet allereerst de geleidbaarheidstester aan. Leg de stof die je wilt testen in een nucleonschaal. Breng vervolgens de elektroden in contact met de stof. Kijk tegelijkertijd naar de lampjes die gaan branden: hoe meer lampjes er branden, hoe beter de stoffen geleiden (STERK). Branden er geen lampjes, dan geleidt de stof niet (ZWAK).
TIP: als je twijfelt tussen sterk of zwak kan je vergelijken met een stukje metaal, want dat is een sterke geleider.

Als je de geleidbaarheid van alle stoffen hebt getest, dan herhaal je dit ook voor enkele oplossingen. Je test de geleidbaarheid van zout + water, zout + cyclohexaan, ethanol + water en ethanol + cyclohexaan.

 

Waarneming (+ foto’s)

4. Reflecteren

Elektrische geleiding is het transport van elektrische ladingen door geladen deeltjes. In de metalen zijn die geladen deeltjes de elektronen. Doordat metalen deze geladen deeltjes in grote hoeveelheden bevatten, zijn het erg goede geleiders. Vandaar dat je ze ook als referentiepunt kan gebruiken! De geleidbaarheid van andere stoffen kan je hier dus goed op baseren en mee vergelijken.

• Hoe komt het dat metalen zo sterke geleiders zijn?
De opbouw van metalen verklaart dit! Zoals jullie weten zijn metalen bij kamertemperatuur vaste stoffen en deze bestaan uit een kristalrooster. Dit kristalrooster noemen we ook wel het metaalrooster. Het bestaat uit positieve metaalionen met daartussen vrij bewegende elektronen die zich los kunnen verplaatsen.
Bij metalen is de elektrische geleiding dus mogelijk dankzij de aanwezigheid van vrij, bewegende elektronen.

Niet-metalen zijn slechte geleiders. Er is wel één uitzondering!

• Welke niet-metaal is wel een goede geleider?
Koolstof (C) in zijn grafietvorm is een sterk geleidend element.

• Zijn zouten (bv. NaCl) goede geleiders?
Zoals je in het proefje misschien wel al had opgemerkt geleiden zouten enkel en alleen als ze vloeibaar zijn of in opgeloste vorm, zoals zoutwater. In hun vaste, zuivere vorm geleiden zouten NIET.

• Wat is de oorzaak van het feit dat zouten soms wel of niet geleiden?
De aanwezige ionen zijn hier verantwoordelijk voor. In een zout heb je te maken met een ionrooster.
Wanneer een zout in vaste vorm is, blijven de ionen op hun plaats zitten. Wanneer een zout smelt of wordt opgelost in water, dan komen de ionen los van elkaar en kunnen ze vrij bewegen. Hoe meer vrije ionen er zijn, hoe beter en sterker de geleiding!