Levchenkov cu

Chimie Fizică și coloid

Rezumatul cursuri pentru studenții de la Facultatea de SFU biologice (RSU)

3.4 CONDUCTIVITATE SOLUTIONS electroliti

3.4.1 Conductibilitatea soluții electrolitice

Curentul electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate. Soluțiile de electroliți au o conductivitate ionică (conductoarele sunt așa-numita ordinul doi), adică Conductivitatea electrică a soluțiilor de electroliți cauzate de deplasarea ionilor într-un câmp electric (opus conductivitate electrică a conductorilor de primul tip).

Amploarea mișcării de ioni preferențială în direcția unuia dintre electrozi prin trecerea curentului prin soluția raportată la gradient de potențial de 1 V / cm, este viteza absolută a mișcării de ioni. Viteza absolută a mișcării de ioni au valori de ordinul 0,0005 - 0,003 cm 2 / (V · s). Viteza absolută U + cationi și anioni U- diferite; Aceasta conduce la faptul că ionii de diferite semne tolera diferite cantități de energie electrică.

Fiecare conductor prin care curge curent, este sigur R rezistență, care, conform legii lui Ohm, este direct proporțională cu lungimea I a conductorului și invers proporțională cu aria secțiunii S; raport de aspect este rezistivitatea materialului # 961; - conductorul de rezistență având o lungime de 1 cm și 1 cm 2 secțiune transversală:

Ca o măsură cantitativă a capacității soluției de electrolit pentru a conduce un curent electric este utilizat, de obicei, conductivitate # 954; (Kappa) - reciproca rezistivitate (adică inversul coloanei noroi rezistență între electrozii 1 cm 2. situat la o distanță de 1 cm):

, Ohm -1 cm -1 (III.33)

Amploarea conductivității electrolitului depinde de mai mulți factori: natura electrolitului, temperatura, concentrația soluției. Conductivitate soluțiilor electrolitice (în contrast cu primul tip de conductoare de conductivitate) crește odată cu creșterea temperaturii, care este cauzată de creșterea vitezei de ioni prin scăderea viscozității soluției și scăderea ionilor solvatate. Dependența conductivității concentrația soluției este prezentată în Fig. 3.9.

Fig. 3.9 dependența de conductivitate de concentrația de electroliți
(1 - H2 SO4 2 -. KOH, 3 - CH3 COOH)

După cum se vede din figură, cu concentrație crescută conductivitatea soluțiilor crește inițial, atingând o valoare maximă și apoi începe să scadă. Această relație este exprimat foarte clar pentru electroliți puternici si mult mai rau pentru cei slabi. Prezența unei maxime pe curbele se explică prin faptul că, în soluții diluate de electroliți puternici viteză ion este doar puțin dependentă de concentrația și # 954; mai întâi crește aproape direct proporțional cu numărul de ioni; amplificat cu creșterea concentrațiilor interacțiunii ionilor, care reduce viteza de deplasare. Pentru electroliții slabi prezența unui maxim în curba datorită faptului că odată cu creșterea concentrației scade gradul de disociere, și atunci când un anumit număr de concentrație de ioni în soluție începe să crească mai lent decât concentrația. Pentru a ține cont de efectul asupra conductivității electrice a soluțiilor de electrolit, concentrația acestora și interacțiunea dintre ionii introdus conceptul de conductivitatea molară a soluției.

3.4.2 Conductivitatea molară a soluțiilor de electrolit

conductivitate soluție Molar # 955; este reciproca rezistivității a unei soluții care conține 1 mol de solut și plasate între electrozi distanțate 1 cm în afară. Deoarece conductivitatea # 954; și concentrația molară a soluției C conductivitate molară este legată de următoarea relație:

, Ohm -1 cm 2 mol -1 (III punctul 34)

Conductivitatea molar ambilor electroliți puternici și slabi crește cu concentrații descrescătoare (adică crescând diluarea soluției V = 1 / C), ajungând la o valoare limită # 955; o. numita conductivitate molară la diluție infinită (Figura 3.10 -. 3.11).

Fig. 3.10 Dependența molar Fig. 3.11 Dependența molar
conductivitate electrică asupra concentrației. conductivitatea electrică a diluției

Pentru un electrolit slab asemenea dependență de concentrația conductivității molară se datorează în principal o creștere a gradului de disociere cu o soluție de diluare. În cazul electrolit puternic odată cu scăderea concentrației ionilor slăbit interacțiunea dintre ele, crescând astfel viteza lor și, astfel, conductivitatea molară a soluției. Ultimii se leagă la viteza absolută a mișcării de cationi și anioni U + și ecuația U- Arrhenius (III.35):

F. Kohlrausch a arătat că conductivitatea molară a soluțiilor de electrolit infinit diluează fiecare dintre ionii își aduce contribuția independentă și # 955; o este suma conductivitățile molar de cation și anion # 955; + și # 955; - ​​(așa-numita mobilitate ion) și a formulat legea mișcării de independență a ionilor:

Conductivitatea molară la diluție infinită este suma cationului electrolitic mobilităților și anionul electrolit.

Substituind această expresie în ecuația Arrhenius (III.35) și presupunând că la o diluție infinită a gradului de disociere # 945; egal cu unitatea, obținem:

Mobilitatea electrolitica este o caracteristică esențială a ionului reflectând implicarea sa în conductivitatea soluției.