В этом объяснении мы подробно разберём, почему одни растворы и расплавы проводят электрический ток, а другие — нет. Начнём с самого главного: в химии и физике под «проводимостью» понимают способность вещества переносить электрический заряд. В твёрдых металлах этот заряд переносят свободные электроны, а в растворах и расплавах — заряженные частицы, которые называются ионы. Именно присутствие ионов делает раствор или расплав электропроводным. Это ключевая мысль, вокруг которой строится тема.

Что такое ион и как он появляется? Ион — это атом или группа атомов, которые потеряли или получили один или несколько электронов и поэтому имеют заряд: положительный (катион) или отрицательный (анион). Когда, например, поваренная соль (NaCl) растворяется в воде, она распадается на ионы натрия Na+ и хлора Cl−. Этот процесс называется электролитической диссоциацией. В растворе свободные ионы могут перемещаться под действием электрического поля, что и обеспечивает проводимость. В отличие от соли, кристаллический сахар (глюкоза) растворяется, но не распадается на ионы — он остаётся молекулой и не проводит ток.

Различают сильные и слабые электролиты. Сильные электролиты полностью распадаются на ионы в растворе — к ним относятся большинство солей (NaCl, KBr), сильные кислоты (HCl, H2SO4) и щёлочи (NaOH, KOH). Слабые электролиты лишь частично диссоциируют: например, уксусная кислота (CH3COOH) в воде даёт мало ионов, поэтому проводимость её раствора низкая. Понимание этого помогает решать типовые задачи: если нужно предсказать, будет ли раствор проводить ток, надо выяснить, распадается ли вещество на ионы и в какой степени.

Практический способ проверить проводимость раствора — простой опыт. Нужна батарейка, лампочка (или светодиод с резистором), два электрода (проводники) и ёмкость с раствором. Если при помещении электродов в раствор лампочка светится, значит раствор содержит подвижные заряженные частицы — электролиты. Такой опыт наглядно демонстрирует разницу: раствор NaCl зажжёт лампочку, раствор сахарозы — нет. В школьных условиях важно соблюдать технику безопасности: работать под присмотром учителя, использовать низкое напряжение, не ставить металлические предметы прямо в рот и сразу вытирать пролитые растворы.

Расплавы (то есть расплавленные при высокой температуре твёрдые вещества) ведут себя похоже на растворы, но без воды. Если вещество состоит из ионных кристаллов, то в твердом состоянии его ионы закреплены и свободно не двигаются, поэтому твердое вещество не проводит ток. При нагревании до плавления кристаллическая решётка разрушается, и ионы становятся подвижными — расплав начинает проводить электричество. Классический пример: твёрдый натрий хлорид не проводит ток, а его расплав — проводит. Это важно помнить: твердое состояние — не всегда проводник, расплав — может быть проводником, если он ионный.

На проводимость растворов влияют несколько факторов. Первый — концентрация ионов: чем их больше, тем выше проводимость. Второй — природа ионов: лёгкие и мелкие ионы (например, H+ в кислотах) движутся быстрее и дают большую проводимость, чем крупные. Третий — температура: повышение температуры увеличивает подвижность частиц и обычно повышает проводимость. Четвёртый — степень диссоциации: сильные электролиты дают больше ионов, слабые — меньше. Эти факторы объясняют, почему горячий раствор кислоты может проводить лучше, чем холодный при той же концентрации, и почему раствор уксусной кислоты проводит хуже, чем хлороводородная кислота одинаковой молярности.

Рассмотрим два простых примера‑задачи и разберём их пошагово, как на уроке. Пример 1: «Какие растворы будут проводить электрический ток: 1) 0,1 М раствор NaCl, 2) 0,1 М раствор C6H12O6 (сахара), 3) 0,1 М раствор HCl?» Шаг 1: определить, распадается ли вещество на ионы. NaCl — соль, диссоциирует на Na+ и Cl− → электролит. Сахар — молекула, не диссоциирует → не электролит. HCl — сильная кислота, полностью диссоциирует на H+ и Cl− → электролит. Шаг 2: сделать вывод: проводить будут растворы NaCl и HCl, сахар — не будет. Пример 2: «Почему расплавление NaCl делает его проводящим, а кристаллический NaCl — не проводящим?» Шаг 1: в кристалле ионы закреплены в узлах решётки и неподвижны. Шаг 2: при плавлении решётка разрушается, и ионы получают подвижность. Шаг 3: под действием электрического поля подвижные ионы перемещаются, и возникает электрический ток. Ответ: потому что расплав содержит подвижные ионы.

Практическое применение знаний об электрических свойствах растворов и расплавов огромно. Электролиз — это процесс прохождения тока через электролит с превращением веществ на электродах; он используется для получения металлов (например, алюминия из расплава оксида алюминия), для получения хлора и щёлочи (электролиз раствора NaCl), а также для гальванического покрытия (хромирование, никелирование). Аккумуляторы и батареи работают за счёт электрохимических реакций в растворах или пастах, где ионы переносят заряд между электродами. Знание проводимости важно и в аналитической химии: проведение титрования по изменению проводимости — один из методов контроля реакции.

Для закрепления материала полезно запомнить несколько ключевых терминов: ион, электролит, диссоциация, проводимость, расплав, электролиз. Кроме того, полезно уметь предсказывать поведение веществ: если вещество состоит из ионных соединений, то его раствор или расплав, скорее всего, будут проводить ток; если оно ковалентное и молекулярное, то проводимости не будет. Эти правила — рабочий инструмент для решения задач и проведения опытов.

В завершение приведём краткий план, который можно использовать при разборе любых задач по теме: 1) определить тип вещества (ионное или молекулярное); 2) выяснить, распадается ли вещество на ионы в воде (электролит или нет); 3) учесть концентрацию, температуру и силу электролита; 4) для расплавов проверить, разрушается ли кристаллическая решётка и становятся ли ионы подвижными; 5) при необходимости составить уравнения диссоциации и реакции на электродах. Такой поэтапный подход помогает последовательно объяснять причины и строить правильные выводы.

Если хотите, могу предложить набор контрольных вопросов и простых домашних опытов с подробными указаниями и объяснениями результатов, чтобы закрепить тему и подготовиться к уроку или контрольной работе. Напишите, какие вещества или эксперименты вам наиболее интересны, и я подготовлю практическое задание с пошаговым решением и безопасными рекомендациями.