Hvorfor er flydende ammoniak en ikke-elektrolyt, men vandig en elektrolyt?

Flydende ammoniak er et polært opløsningsmiddel, hvilket betyder, at dets molekyler har en positiv ende og en negativ ende. Denne polaritet gør det muligt for det at opløse ioniske forbindelser, såsom natriumchlorid, i dets bestanddele. Flydende ammoniak leder imidlertid ikke elektricitet, hvilket er den definerende egenskab for en elektrolyt. Det skyldes, at ionerne i flydende ammoniak ikke kan bevæge sig frit, da de er omgivet af polære opløsningsmiddelmolekyler.

I modsætning hertil er vandig ammoniak en god elektrolyt. Dette skyldes, at vand også er et polært opløsningsmiddel, men det er mere effektivt til at opløse ioner end flydende ammoniak. Dette betyder, at ionerne i vandig ammoniak er mere tilbøjelige til at bevæge sig frit, hvilket tillader opløsningen at lede elektricitet.

Forskellen i ledningsevnen af ​​flydende ammoniak og vandig ammoniak kan forklares ved forskellen i styrken af ​​hydrogenbindingen mellem opløsningsmiddelmolekylerne. Hydrogenbinding er en type intermolekylær kraft, der opstår, når et brintatom er bundet til et meget elektronegativt atom, såsom nitrogen eller oxygen. I flydende ammoniak er hydrogenbindingen mellem ammoniakmolekylerne stærkere end hydrogenbindingen mellem ammoniakmolekylerne og ionerne. Det betyder, at ionerne er stærkere solvatiseret i flydende ammoniak og derfor er mindre tilbøjelige til at bevæge sig frit.

I modsætning hertil er hydrogenbindingen mellem vandmolekylerne i vandig ammoniak svagere end hydrogenbindingen mellem vandmolekylerne og ionerne. Det betyder, at ionerne er svagere solvatiseret i vandig ammoniak og derfor er mere tilbøjelige til at bevæge sig frit.

Forskellen i styrken af ​​hydrogenbindingen mellem opløsningsmiddelmolekylerne forklarer også forskellen i kogepunkterne for flydende ammoniak og vandig ammoniak. Flydende ammoniak har et kogepunkt på -33,4 °C, mens vandig ammoniak har et kogepunkt på 100 °C. Den stærkere hydrogenbinding mellem ammoniakmolekylerne i flydende ammoniak betyder, at der skal mere energi til for at bryde bindingerne og fordampe væsken.