Физическая химия. Учебное пособие. Килимник А.Б. - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

–
–
+
S
+
L
3. ИОНИКА
3.1. УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Согласно С. Аррениусу, при растворении в растворителе (например, в воде) электролиты диссоциируют на ионы:
катионы и анионы. Перенос электричества в растворах электролитов обеспечивается ионами. Анионы в растворе
электролита перемещаются к положительно заряженному электроду, а катионы – к отрицательно заряженному элек-
троду (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Схема движения ионов электролита в электрическом поле
Допустим, что в растворе находятся несколько различных сортов ионов. Обозначим скорость движения i-го иона в
электрическом поле –
v
i
, м/с; его концентрацию – с
i
, кмоль-экв/л; расстояние между электродами – L, м; разность элек-
трических потенциалов между электродами –
U, В; площадь поперечного сечения столба раствора электролита – S, м
2
; t –
время, с.
Под воздействием электрического поля через поперечное сечение
S за время t переместится v
i
S
c
i
t ионов i-го сорта.
Учитывая закон М. Фарадея (1 моль-экв ионов переносит 96484,56 Кл электричества), можно рассчитать количество
электричества
q
i
, переносимое i-ми ионами за время t:
q
i
= F
v
i
S
c
i
t.
Общее количество электричества, переносимое всеми ионами за
1 с, есть сила тока –
I, А:
∑
=
==
z
ti
iii
ScvFItqI )(; .
Как известно, скорость движения ионов пропорциональна напряжённости электрического поля (
U/L):
v = uU/L,
где u – абсолютная подвижность иона, м
2
⋅
В
–1
⋅
с
–1
).
Отсюда
∑
=
=
z
ti
ii
LUScuFI )( .
Учитывая закон Ома (U = IR = IρL
/
S, где ρ – удельное сопротивление, Ом
⋅
м), получим
∑
=
−
=ρ
z
ti
ii
cuF )(
1
.
Величина ρ
–1
называется удельной электропроводностью и обозначается κ.
Удельная электропроводность раствора электролита – это электропроводность его столба длиной 1 м и площа-
дью поперечного сечения 1 м
2
.
Удельная электропроводность имеет размерность Ом
–1
⋅
м
–1
(См/м).
Скорость движения ионов увеличивается с ростом температуры, и поэтому растёт удельная электропроводность.
Эмпирическое уравнение зависимости удельной электропроводности от температуры имеет вид
κ
t
= κ
25
[1 + a(t – 25)],
где a = 0,016 (сильные кислоты), a = 0,019 (сильные основания), a = 0,022 (соли).
3.2. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
Произведение u
i
F называют эквивалентной электропроводностью (подвижностью) i-го иона и обозначают λ
i
. Раз-
мерность эквивалентной электропроводности – Ом
–1
⋅
м
2
моль-экв
–1
.
Эквивалентная электропроводность – это электропроводность раствора, содержащего один килоэквивалент
электролита и помещённого между электродами, находящимися на расстоянии один метр.
Для 1-1 валентного сильного электролита имеем:
κ = F(u
+
+ u
–
)C
i
; κ = (λ
+
+ λ
–
)C
i
или κ = λ
/V,
где λ= λ
+
+ λ
–
; V = 1/C
i
.
y

Страницы