Перенос электричества в растворах электролитов

Хотя в переносе электричества через растворы электролитов участвуют все ионы, все же вследствие различия их скоростей, концентраций и зарядов доля их участия в переносе неодинакова. Поэтому в электрохимии вводят понятие чисел переноса N_i.

Число переноса N_i показывает долю участия данного сорта ионов в переносе электричества через раствор

, (1.3)

где q_i – количество электричества, перенесенное 1-м сортов ионов;

q _∑– общее количество электричества, прошедшее через электролит.

Сумма чисел переноса всех ионов, присутствующих в растворе, равна единице

. (1.4)

Если через электролит пропустить Q кулонов электрического заряда, то количество электричества, переносимое катионами и анионами будет

. (1.5)

Числа переноса характеризуют концентрационные изменения в приэлектродных слоях, т.е. показывают, какую долю тока берет на себя в переносе ион электролита

, (1.6)

где N_a, N_k – числа переноса аниона и катиона;

I_a, I_k – количества электричества, перенесенное анионом и катионом;

∆ С_a, ∆ С_k – изменение концентрации электролита в католите и анолите.

В табл.1.1 приведены числа переноса катионов в водных растворах.

Таблица 1.1

Числа переноса в водных растворах электролитов

Электролит	Концентрация, г-экв/л
0,2	0,1	0,05	0,02	0,01
KCl	0,489	0,490	0,49	0,490	0,490
KNO3	0,512	0,510	0,509	0,509	0,508
K2SO4	0,491	0,489	0,487	0,485	0,483
NaCl	0,382	0,385	0,388	0,390	0,392
Na2SO4	0,383	0,383	0,383	0,384	0,385

Число переноса, естественно, зависит от природы электролита, его концентрации. Так, для растворов KСlнайдено

, (1.7)

, (1.8)

где A – постоянная;

– число переноса катиона при бесконечном разбавлении;

С – концентрация раствора, г-экв/л.

Повышение температуры способствует сближению чисел переноса различных ионов, так как растет подвижность вследствие дегидратация и уменьшения вязкости. Отношение чисел переноса катиона и аниона пропорционально изменениям концентрации у анода и катода.

Соотношение (1.6) позволяет достоверно определить числа переноса по изменению концентраций анионов и катионов при пропускании определенного количества электричества.

При наложении тока происходит перемещение ионов, которые не только сами перемещаются, но и несут за собой определенное количество вода, вошедшей в состав гидратной оболочки, поэтому истинные коэффициенты переноса W_k, W_a связаны с константой А, позволяющей учитывать перенос растворителя

W_k = N_k ⁺ – AC, (1.9)

W_a = N_a ⁺ – AC. (1.10)

Именно этим объясняется аномально высокая подвижность ионов H⁺ /l_H+_/– 314.5 / и OH^- / l_OH-– 172/.

Дата добавления: 2017-02-01