Удельная электрическая проводимость растворов электролитов

Так как в растворах электролитов присутствуют заряженные частицы, то, при наложении электрического поля, растворы электролитов способны проводить электрический ток. Способность растворов электролитов проводить электрический ток обеспечивается за счет миграции ионов, присутствующих в данном растворе.

Мерой способности веществ проводить электрический ток является удельная электрическая проводимость æ — величина, обратная удельному электрическому сопротивлению:

æ . (2.1)

Так как

то æ , (2.2)

где r -удельное электрическое сопротивление, Ом×м; S - поперечное сечение, м²; - длина проводника, м; æ - удельная электрическая проводимость, Ом^–1м^–1=См·м^–1 (Ом^–1 = См - Сименс).

Удельная электрическая проводимость раствора электролита - это электрическая проводимость раствора электролита, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по 1 м² и находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

Электропроводность растворов электролитов зависит в первую очередь от природы электролита и растворителя и является функцией следующих факторов:

* концентрации ионов;

* скорости их движения, которая зависит от заряда и радиусов сольватированных ионов;

* вязкости и диэлектрической постоянной растворителя;

* температуры.

Удельная электрическая проводимость раствора электролита определяется количеством ионов, переносящих электричество, и скоростью их миграции.

Зависимость удельной электрической проводимости растворов некоторых электролитов от концентрации представлена на рис.1.

В разбавленных растворах сильных и слабых электролитов рост электрической проводимости с концентрацией обусловлен увеличением числа ионов, переносящих электричество. В области концентрированных растворов повышение концентрации сопровождается увеличением вязкости растворов, что снижает скорость движения ионов и электрическую проводимость.

 

Рис.1. Зависимость удельной электрической проводимости растворов различных электролитов от концентрации: KCl, KOH, H2SO4 -сильные электролиты, CH3COOH, MgSO4– слабые электролиты.

Торможение движения ионов в электрическом поле для сильных электролитов обусловлено также тормозящими эффектами: электрофоретическим (торможение движения заряженных ионов полярными молекулами растворителя) и релаксационным (торможение движения ионов в электрическом поле ионами противоположного знака). У слабых электролитов в концентрированных растворах заметно снижается степeнь диссоциации и, следовательно, число ионов, переносящих электричество.

При повышении температуры электролита возрастают скорость движения ионов и удельная электрическая проводимость:

 

æ₂= æ₁ [1+ b (Т ₂ – Т ₁)], (2.3)

где b - температурный коэффициент электрической проводимости (для сильных кислот – 0,016, для сильных оснований – 0,019 и для солей – 0,022).