Электрохимия. Электрическая проводимость электролитов

Лекция 8

Электрохимия. Электрическая проводимость электролитов.

План лекции:

1. Электрическая проводимость. Движение ионов в электрическом поле.
2. Удельная, эквивалентная и молярная электрическая проводимость.
3. Теория электрической проводимости растворов Дебайя и Онзагера. Электрофоретический и релаксационный эффекты.
4. Движение ионов в электрическом поле. Кондуктометрия.

Электрическая проводимость обусловлена наличием свободных носителей заряда.

В зависимости от природы носителей заряда различают электронную (проводники I рода) и ионную (проводники II рода) проводимость. Электронная проводимость характерна для всех металлов и некоторых других веществ (графит, некоторые оксиды, сульфиды и карбиды металлов и пр.)

Ионной проводимостью обладают растворы  и расплавы электролитов, мембраны. Электрическая проводимость растворов, в отличие от проводимости металлов , растет с увеличением температуры, так как при этом возрастает подвижность ионов.

Единицей измерения электропроводности является  Ом-1 или сименс (См)

Количественной мерой способности электролита проводить электрический ток служит удельная электропроводность.

УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ называется электрпроводность объема раствора, находящегося между двумя параллельными электродами, расстояние между которыми 1 м и их площадь 1 м2  . В системе СИ эта единица получила название сименс (См) на метр (м) и обозначается буквой к (греч. “каппа”)

Где ρ – удельное сопротивление, Ом*м, R – общее сопротивление проводника, Ом, [pic 1]

расстояние между электродами, м; S -площадь электродов, м2

Размерность удельной электропроводности [Cм*см-1] или [мCм*см-1]

[pic 2]

Раствор электролита характеризуется Сi – концентрация, zi – заряд, Vi -cкорость движения в электрическом поле. Через поперечное сечение S раствора за 1с мигрирует СiViS ионов, которые переносят zСiViS электричества. Все виды ионов переносят ƩzСiViS кулон электричества, т.к. количество электричества, проходящее через проводник за 1с. соответствует силе тока, получаем: 

[pic 3]

Зависимость удельной электропроводности от концентрации раствора электролита, как для сильных, так и для слабых электролитов, описывается кривой, имеющей максимум.

В случае разбавленных  растворов электролитов эту зависимость можно считать прямо пропорциональной, далее, проходя через максимум, электропроводность уменьшается.

Первоначальный линейный рост электропроводности связан с увеличением количества ионов в растворе.

При дальнейшем увеличении концентрации в случае сильных электролитов уже начинает сказываться межионное взаимодействие , что приводит к снижению скорости ионов  и уменьшению удельной электропроводности.

В растворах слабых электролитов с ростом концентрации раствора концентрация ионов растет незначительно вследствии уменьшения диссоциации, поэтому зависимость имеет более плавный характер.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

Эквивалентной электропроводностью называется электропроводность раствора, содержашего 1моль-экв электролита и находящегося между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии 1 м. друг от друга. Обозначается буквой          (греч. «лямбда»), единицы измерения

Эквивалентная электропроводность растворов электролитов при увеличении их концентрации будет снижаться.