Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Электрическая проводимость растворов электролитовСодержание книги
Поиск на нашем сайте
В отсутствие внешнего электрического поля ионы в растворе находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении. При возникновении разности потенциалов они приобретают направленное движение от одного полюса к другому: катионы и анионы движутся в противоположных направлениях. Таким образом, возникает электрический ток. В отличие от металлов, которые характеризуются электронным механизмом электропроводности, в растворах электролитов электричество переносится за счет движения ионов. Поэтому электролиты относят к проводникам второго рода. Количественная характеристика способности системы проводить электрический ток – электрическая проводимость. Единицей электропроводности растворов электролитов служит удельная электрическая проводимость – величина, обратная удельному сопротивлению: , [Ом-1м-1 = См м-1] где r – удельное сопротивление ; R – общее сопротивление проводника, Ом; l – длина проводника, м; s – поперечное сечение проводника, м2. Удельная электрическая проводимость раствора электролита – это электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь 1 м2 и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга. Удельная электрическая проводимость зависит от – концентрации электролита; – вязкости и диэлектрической проницаемости растворителя; – температуры; – скорости движения ионов, которая зависит от величины заряда иона и его радиуса с учетом гидратации. При увеличении концентрации электролита удельная электропроводность сначала увеличивается, а затем уменьшается. Такая зависимость характерна как для сильных, так и для слабых электролитов. Это объясняется для слабых электролитов уменьшением степени диссоциации, а для сильных – электростатическим взаимодействием между ионами.
Наряду с удельной электропроводностью в электрохимии используется молярная электрическая проводимость λ – электрическая проводимость, отнесенная к числу моль растворенного вещества в 1 м3 раствора: , [См м2 моль-1], где V – разведение (объем раствора, в котором содержится 1 моль электролита). Для практических расчетов можно применять производные единицы измерения, например, если выразить концентрацию с в моль/дм3, то связь между молярной и удельной электропроводностью выражается уравнением: ; [См дм2 моль-1], Молярная электрическая проводимость раствора электролита равна электрической проводимости объема раствора электролита, содержащего 1 моль растворенного вещества и находящегося между двумя параллельными электродами площадью 1м2, расположенными на расстоянии 1 м друг от друга. На рис. кривая I соответствует сильному электролиту, кривая II – слабому электролиту. Молярная электропроводность всегда уменьшается с увеличением концентрации электролита, что объясняется электростатическим взаимодействием между ионами. Чем больше ионов в растворе, тем меньше расстояние между ионами и сильнее взаимодействие, таким образом, ионы мешают друг другу перемещаться. С увеличением разбавления молярная электропроводность возрастает и при С ® 0 стремится к предельному значению λ¥. (λ¥ – предельная молярная электропроводность). Поскольку в предельно разбавленном растворе взаимодействие между ионами отсутствует, можно принять, что каждый ион движется независимо от других ионов с максимальной скоростью. В условиях предельного разбавления выполняется закон независимого движения ионов – закон Кольрауша, согласно которому предельная молярная электропроводность раствора электролита равна сумме молярных электропроводностей катиона и аниона при бесконечном разбавлении: , где - предельные электропроводности (подвижности) катиона и аниона. Подвижность иона характеризует количество электричества, которое переносит ион и определяется абсолютной скоростью его движения (т.е. скоростью движения при напряженности электрического поля 1 В/м): ; , где F – число Фарадея F = 96480 Кл/моль; , – абсолютные скорости движения катиона и аниона в растворе данной концентрации и при бесконечном разбавлении соответственно. Абсолютная скорость движения большинства ионов равна (4 ¸ 8)10-8 м2/(В×с). Исключение составляют только ионы Н+ и ОН–, абсолютные скорости движения которых очень велики. Абсолютные скорости движения катионов и анионов неодинаковы, то доля электричества, переносимого отдельными ионами может различаться. Для характеристики количества электричества, переносимого данным видом ионов применяют числа переноса. Число переноса – это отношение количества электричества, перенесенного данным видом ионов к общему количеству электричества, перенесенного раствором электролита. Числа переноса катионов t+ и анионов t– можно выразить через электропроводности: ; . Таким образом, числа переноса – это относительные подвижности ионов. Сумма чисел переноса катионов и анионов . Влияние межионного взаимодействия на электропроводность раствора отражает коэффициент электрической проводимости fl: . Взаимосвязь l с fl и степенью диссоциации a можно выразить уравнением: . Для растворов слабых электролитов межионным взаимодействием можно пренебречь, тогда fl» 1, тогда из чего следует . Таким образом, измерив электропроводность раствора определенной концентрации, можно определить степень диссоциации электролита. Значение λ¥ можно рассчитать по уравнению Кольрауша на основе справочных данных или определить экспериментально. Для этого измеряется электропроводность растворов слабого электролита различной концентрации. В соответствии с законом разбавления Оствальда . Приведем уравнение к линейному виду, разделив единицу на правую и левую части: ; . Разделим на : . Получили уравнение линейного вида , где , , , . Для определения λ¥ и Кс строится график в координатах , в соответствии с которым , , .
Зависимость электропроводности раствора слабого электролита от концентрации можно выразить с помощью уравнения Оствальда. Для раствора слабого бинарного электролита (a << 1) в соответствии с законом разбавления Оствальда получим: , тогда . Из уравнения следует, что молярная электропроводность раствора слабого электролита уменьшается с увеличением концентрации. Для сильных электролитов α ≈ 1, тогда ; , следовательно, по значению электрической проводимости раствора данной концентрации можно рассчитать коэффициент электропроводности. Зависимость молярной электропроводности раствора сильного электролита от концентрации выражается уравнением Онзагера: , где а и b – теоретические коэффициенты, зависящие от диэлектрической проницаемости растворителя, вязкости растворителя и температуры. Как видно из уравнения Онзагера, с увеличением концентрации электролита электропроводность раствора уменьшается. С повышением температуры электропроводность растворов электролитов увеличивается. Это объясняется понижением вязкости раствора с возрастанием температуры и увеличением скорости перемещения ионов, а для слабых электролитов также увеличением степени диссоциации.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; просмотров: 84; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.224.73.150 (0.006 с.) |