Абсолютна швидкість і рухливість іонів. Закон Кольрауша

У розчинах сильних електролітів електрична провідність залежить від концентрації: зростає з розведенням розчину, так як зменшується число іонів в одиниці об’єму розчину та збільшується їх швидкість за рахунок ослаблення гальмування іонами протилежного знаку.

У розчинах слабких і сильних електролітів (провідники ІІ роду) електрична провідність зростає з підвищенням температури завдяки ослабленню міжіонних взаємодій.

λ_∞ = λ⁺ + λ^-

Закон Кольрауша, 1875р. (закон адитивності граничної молярної електропровідності, або закон незалежності руху іонів): питома молярна електрична провідність λ_∞ розчину електроліту дорівнює сумі питомих молярних рухомостей аніонів і катіонів λ⁺ + λ^-, що входять до складу електроліту.

Електролітична рухливість іона є величина стала для кожного іона, вона пропорційна його абсолютній швидкості і залежить від температури та природи розчинника. Рухливість іона дорівнює добутку його абсолютної швидкості U на сталу Фарадея F: λ⁺ = F · U₊;

λ^- = F · U_-,

де F = 96500 Кл/моль;

U₊ та U_- ‑ абсолютна швидкість руху іонів, тобто швидкість руху іонів у нескінченно розведеному розчині, в 1м/с при спаді потенціалу поля в 1 В/м; розмірність U₊ та U

Тому рівняння можна записати таким чином: λ_∞ = F · U₊ + F · U_- = F (U₊ + U_-)

Найбільшу рухливість у воді мають іони Н₃О⁺ і ОН^-. Пояснення: рух протона під впливом електричного поля відбувається двома шляхами: рухом разом зі своєю гідратною оболонкою у напрямку поля та перестрибуванням по водневому зв’язку від однієї молекули до іншої у тому ж напрямі. При цьому швидкість перескакування значно більша за швидкість поступального руху, внаслідок цього швидкість руху іонів гідроксонію дуже висока. Протони проходять не весь шлях до катода, а тільки відстань між молекулами води. Вони нібито передаються по естафеті від однієї молекули води до другої, тому такий механізм пересування іонів названий естафетним.

Рух іонів ОН^- пояснюється таким самим механізмом, однак при цьому протон передається від молекули води до гідроксильного іона. У результаті цей процес виглядає як переміщення гідроксильних іонів до анода.

Для інших іонів такий спосіб переміщення у водних розчинах є малоймовірним через значні розміри цих іонів. Протони мають дуже малі розміри, і перехід від однієї молекули води до другої мало змінює структуру води.

Дата добавления: 2013-12-14