Зависимость удельной электропроводимости растворов электролитов от концентрации
С увеличением концентрации раствора электролита его удельная электропроводность вначале возрастает, затем проходит через максимум, после чего уменьшается. Причины изменения удельной электропроводности: вначале с увеличением концентрации электролита возрастает число ионов — токпереносящих частиц — для сильных и для слабых электролитов. Электропроводность раствора (проходящий через него электрический ток) повышается. Затем по мере роста концентрации раствора увеличиваются его вязкость (понижающая скорости движения ионов) и электростатические взаимодействия между ионами, что препятствует возрастанию электрического тока и при достаточно больших концентрациях способствует его уменьшению.
Сильные электролиты |
Слабые электролиты |
В растворах сильных электролитов при высоких концентрациях возможно образование ионных ассоциатов (ионных двойников, тройников и т.п.), что также благоприятствует падению электропроводности. В разбавленных растворах сильных электролитов ( H2SO4 и HCl ) увеличение электропроводимости с концентрацией обусловлен увеличением количества ионов, способствующих увеличению сил электростатического притяжения между ионами с последующим уменьшением скорости движения ионов. При определенном значении концентрации влияние уменьшения скорости движения ионов преобладают над влиянием увеличивающейся ионной концентрации. В результате этого удельная электропроводимость уменьшается. |
В растворах слабых электролитов с ростом концентрации понижается степень диссоциации молекул электролита, что приводит к уменьшению числа ионов — токпроводящих частиц — и к понижению удельной электропроводности. В растворах слабых электролитов (СН3СООН) в связи с малой концентрацией ионов силы электростатического взаимодействия незначительны. Скорость движения ионов практически не зависят от концентрации, фактически электропроводимость определяется произведением концентрации на степень диссоциации χ = с * α . |
В области разбавленных растворов, когда α близка к 1, небольшой рост удельной электрической проводимости обусловливается увеличением концентрации электролита. В концентрированных растворах степень диссоциации α уменьшается. Влияние уменьшения степени диссоциации начинает преобладать над влиянием увеличивающейся концентрации электролита, и рост удельной электрической проводимости замедляется. При малых значениях α удельная электрическая проводимость может оставаться постоянной или несколько уменьшаться.
Молярная (эквивалентная) электропроводимость λ – электропроводимость такого количества раствора данной концентрации, которое содержит 1 моль эквивалентов, растворённого вещества, помещённое между электродами площадью 1 м2 , находящимися на расстоянии 1 м – отношение удельной электропроводимости к молярной концентрации:
Молярная (эквивалентная) электропроводимость зависит от природы электролита и растворителя, от температуры, концентрации и степени диссоциации. Молярная (эквивалентная) электропроводимость возрастает с уменьшением концентрации раствора до предельного значения – предельной молярной (эквивалентной) электропроводимости при бесконечном разведении λ∞ – электропроводимости гипотетического бесконечно разбавленного раствора, характеризующегося полной диссоциацией электролита и отсутствием сил электростатического взаимодействия между ионами.
Закон Кольрауша – закон независимости движения ионов в разбавленных растворах или
закон аддитивности молярной (эквивалентной) электропроводимости при бесконечном разведении
Предельная молярная (эквивалентная) электропроводимость электролита при бесконечном разбавлении равна сумме предельных молярных (эквивалентных) электропроводимостей составляющих ионов, то есть в бесконечно разбавленном растворе ионы движутся независимо друг от друга:
Предельная подвижность иона – количество электричества, переносимое одной молярной массой эквивалента иона в 1 секунду. Предельная подвижность ионов зависит от природы ионов и растворителя, температуры, но не зависит от природы другого иона в данном электролите.