Электрическая проводимость растворов электролитов Удельная и молярная электрические проводимости

Количественной характеристикой способности растворов проводить электрический ток служит электрическая проводимость.

Растворы электролитов – это проводники второго рода. В них электрический ток обусловлен перемещением ионов под действием приложенной разности потенциалов.

Электрическая проводимость растворов электролитов, т. е. способность их проводить электрический ток, зависит от природы электролита и раствори­теля, концентрации, температуры и некоторых других факторов. Различают удельную и молярную электрическую проводимости.

Удельная электрическая проводимость раствора электролита  – это электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по одному квадратному метру и расположенными на расстоянии одного метра друг от друга.

Удельная электрическая проводимость является величиной, обратной дельному сопротивлению :

Удельное сопротивление определяется по уравнению

где R — общее сопротивление проводника, Ом; l – длина проводника, м; s – поперечное сечение проводника, м². Из уравнения имеем

Полученное выражение показывает, что размерность, т.е. единица удельного сопротивления, выражается величиной [] = Ом  м.

зависит от многих факторов: природы электролита, его концентрации и температуры.

Повышение температуры на 1 К увеличивает удельную электрическую проводимость примерно на 2–2,5 %. Это объясняется понижением вязкости раствора и уменьшением гидратации ионов, а для растворов слабых электролитов увеличением их степени диссоциации.

Удельная электрическая проводимость максимальна у растворов сильных кислот, несколько меньше у растворов сильных оснований, что объясняется полной диссоциацией этих электролитов. При снижении концентрации электролита до очень малых значений (при с  0) электрической проводимости растворов стремится к электрической проводимости чистой воды.

При изучении электрической проводимости растворов целесообразно пользоваться молярной электрической проводимостью .

Молярная электрическая проводимость – равна удельной электрической проводимости его раствора с концентрацией 1 моль/м³.

Удельная и молярная электрические проводимости связаны между собой соотношением:

 =  V_m =  / c_m

где V_m – число кубометров раствора, содержащего 1 г/моль электролита, c_m – концентрация электролита, выраженная в моль/м³.

где с – молярная концентрация в моль/л.

Для слабых электролитов изменение молярной электрической проводимости от концентрации раствора связано в основном со степенью диссоциации, для сильных электролитов – с межионным взаимодействием.

Молярная электрическая проводимость с уменьшением концентрации раствора увеличивается и при с  0 стремится к некоторому предельному максимальному значению _, которое называется молярной электрической проводимостью при предельном (бесконечном) разбавлении

При бесконечном разбавлении каждый сорт ионов, присутствующих в растворе, переносит электричество независимо от других ионов и вносит в суммарную электрическую проводимость раствора определенный и постоянный вклад, пропорциональный заряду, подвижности и концентрации ионов.

Предельная молярная электрическая проводимость иона – общее количество электричества, переносимое 1 моль ионов данного сорта в бесконечном разбавленном растворе в однородном электрическом поле проходящее напряженность 1 В/м через поперечное сечение раствора площадью 1 м² за 1 секунду.

Абсолютной скоростью движения иона называется его скорость при единичном градиенте потенциала в 1 В м^-1.

Произведение абсолютной скорости движения иона на постоянную Фарадея называется подвижностями ионов; их размерность [_и] = См м^{2 моль-1}.

Для предельно разбавленного раствора  = 1, поэтому

_ = ^₊ + ^_–

где ₊ и _– – подвижности ионов при предельном разведении. Уравнение справедливое как для сильных, так и для слабых электролитов, называется законом Кольрауша, согласно которому молярная электричес­кая проводимость при предельном разведении равна сумме подвижностей ионов при предельном разведении.

По закону Кольрауша можно рассчитать степень диссоциации слабого электролита в растворе, константу диссоциации, коэффициент электрической проводимости сильного электролита в растворе.