Зависимость электропроводности от различных факторов

Электрическая проводимость растворов электролитов

Электролиты – вещества, которые в растворенном или расплавленном состоянии распадаются на ионы и потому обладают способностью проводить электрический ток. Основной характеристикой проводника электрического тока является его электрическое сопротивление R или обратная ему величина 1/R = W, называемая электропроводностью. Из курса физики известно, что сопротивление однородного линейного проводника зависит от его длины l и площади поперечного сечения S. Эту зависимость можно записать R=ρ l/S, где ± - удельное сопротивление, Ом. Поэтому 1/R = (1/ρ)* (S/l) = χ*S/l.

Величина χ = 1/ρ, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электропроводностью. Такой электрической проводимостью в однородном электрическом поле обладает раствор электролита, в который погружены два параллельных электрода площадью 1 см² каждый, расположенные на расстоянии 1 см друг от друга. Для растворов электролитов, являющихся проводниками 2 рода, более целесообразно использовать молярную (эквивалентную) электропроводность λ, которая характеризует электропроводность раствора, содержащего 1 моль растворенного электролита и помещенного между электродами на расстоянии 1 см. Молярная и удельная электропроводности связаны между собой соотношением:

λ = χ*1000/С (10)

где С – молярная концентрация, моль/л.

Удельная электропроводность растворов электролитов зависит от природы электролита, температуры, концентрации растворенного вещества. Наиболее важным фактором является влияние концентрации. Для удельной электропроводности зависимость χ от концентрации проходит через максимум. Для слабых электролитов поначалу с ростом концентрации электролита увеличивается степень диссоциации, концентрация ионов соответственно также растет и χ повышается. С дальнейшим ростом концентрации вещества степень диссоциации электролита начинает уменьшаться, т.к. равновесие процесса электролитической диссоциации вследствие резкого возрастания концентрации ионов смещается в сторону ассоциации ионов, т.е. в направлении образования недиссоциированных молекул. Вместе с этим также падает способность электролита проводить ток. Для сильных электролитов уменьшение электропроводности вызвано тормозящим эффектом ионной атмосферы.

Удельная электропроводность зависит от температуры. С повышением температуры вязкость среды (растворителя) уменьшается, хаотичность движения ионов возрастает, скорость перемещения ионов увеличивается. Одновременно изменяется и степень диссоциации. Поэтому можно говорить о незначительном повышении удельной электропроводности с ростом температуры.

Молярная электропроводность слабых электролитов с увеличением концентрации уменьшается, т.к. понижается степень диссоциации, следовательно, и содержание ионов. У сильных электролитов уменьшение λ вызвано тем, что межионные взаимодействия растут, уменьшая скорость движения ионов. Если раствор разбавлен очень сильно, в химии принято говорить до бесконечно малого значения концентрации«, то молярная электропроводность повышается до предельных значений, обозначаемых как предельная подвижность λ_∞. Ее значение вычисляется по закону независимого движения ионов Кольрауша:

λ_∞ = λ⁺_∞ + λ^-_∞. (11)

Значения подвижностей ионов приведены в справочниках.

Дата добавления: 2014-01-07