Электрическая проводимость растворов электролитов
Электрическая проводимость растворов электролитов.
Для всех агрегатных состояний вещества различают 4 типа электрической проводимости:
1. металлическая проводимость, обусловленная подвижностью электронов как носителей заряда. Это проводники 1 рода.
2. электрическая проводимость жидкостей, обусловленная подвижностью ионов – катионов и анионов. Это проводники 2 рода.
3. проводимость полупроводниковых твердых тел, обусловленная переходом электронов с полностью заселенных электронных зон в не полностью заполненные электронные зоны
4. электрическая проводимость газов, обусловленная ионизацией последнего на ионы и электроны.
Проводимость электролитов как и в случае металлов обусловлена направленным передвижением носителей зарядов – ионов. Ионы находятся в постоянном тепловом движении, поэтому скоростью движения ионов называется скорость его продвижения в направлении одного из элктеродов, выраженная в м/с. Т.к. ионы бывают различных размеров и зарядов, вводят понятие абсолютной скорости движения иона, т.е. отношение скорости движения иона в электрическом поле к напряженности электрического поля (Е). Напряжённость электрического поля (Е) имеет размерность [В/м], скорость движения иона – [м/с], таким образом размерностью абсолютной скорости движения иона является: [В/м]/ [м/с]=[м2/(В*с)].
Подвижности ионов в растворах значительно ниже (в 108 раз меньше чем подвижность ионов в газах), тчо обусловлено наличием плотной среды и наличием процессов сольватации.
Таблица 32. Абсолютные скорости движения ионов при 298 К [м2/(В с)]
Рекомендуемые материалыFREE Растворы электролитов FREE Растворы электролитов -55% Растворы электролитов FREE Растворы электролитов FREE Растворы электролитов -51% Задача 3-24 Ион | u 10-8 | Ион | U•10-8 |
| Н30+ К+ | 36,3 7,62 | Ва2+ Са2+ | 6,60 6,16 |
| NH4+ | 7,60 | Sr2+ | 6,16 |
| Аg+ | 6,42 | Мg2+ | 5,50 |
| Na+ | 5,20 | ОН- | 20,5 |
| Li+ | 4,01 | Вг- | 8,12 |
Среди ионов выделяются ионы гидроксония и гидроксил-ионы своей аномально высокой подвижностью, которая обусловлена особым механизмом их передвижения, наблюдающимся только в водных растворах и растворах низших спиртов. Механизм заключается в эстафетной передаче иона водорода от одной молекулы воды к другой, связанной с ней водородной связью.
Носителями зарядов в растворах являются как катионы, так и анионы, поэтому общее количество перенесенного электричества равно сумме количества электричества, перенесенного катионами и анионам и зависит от концентрации ионов и скорости их движения. Степень участия ионов того или иного рода в переносе электричества характеризуется числом переноса иона.
Число переноса иона – отношение количества электричества, перенесённого ионами данного вида, к общему количеству электричества. Прошедшего через электролит, т.е. числа переноса показывают долю электричества, переносимую данным видом ионов. Таким образом
ta = Ua/(Ua+Uk)
tk = Uk/(Ua+Uk)
где Ua и Uk – абсолютные скорости движения ионов.
Причем сумма чисел переноса ионов вещества всегда равна 1.
Как правило, с ростом температуры величина чисел переноса приближается к 0,5.
Электропроводность электролитов рассчитывается аналогично для металлических проводников. При этом используют величину удельной электрической проводимости электролита:
Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - Цель и стратегия проекта.
R=rl/S= l/cS
Где l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения; r и c - удельные сопротивление и электрическая проводимость соответственно.
c-[См/м] См-сименс
Общая электрическая проводимость раствора L – выражается:
L=cS/l
Удельная электрическая проводимость растворов зависит от нескольких факторов: концентрации раствора, скорости движения ионов, заряда ионов, температуры.
