24.2. Удельная электрическая проводимость растворов электролитов

Количественной характеристикой способности растворов проводить ток служит электрическая проводимость.

Электрической проводимостью ( ) называется физическая вели­чина, обратная электрическому сопротивлению проводника: = 1/R.

Единицей электрической проводимости в СИ является сименс (См), 1 См = 1 Ом^-1.

Э лектрическое сопротивление однородного проводника прямо про­порционально его длине l и обратно пропорционально площади попе­речного сечения s:

где р - удельное сопротивление, характеризующее природу проводника и выражаемое в Ом • м.

Электрическая проводимость в соответствии с приведенными урав­нениями выражается зависимостью:

где х - удельная электрическая проводимость, См/м; s - площадь плоских электродов, между которыми заключен раствор, м²; l - расстояние между электродами, м.

Удельная электрическая проводимость характеризует свойства про­водящей среды - раствора электролита.

Удельная электрическая проводимость раствора электро­лита равна количеству электричества, переносимому содер­жащимися в нем ионами через поперечное сечение раствора площадью 1 м² в однородном электрическом поле напряженно­стью 1 В/м за 1 секунду.

В аналитической практике удельная электрическая проводимость х часто выражается в См/см; 1 См/см = 10² См/м.

Р ис. 24.1. Зависимость удельной электрической проводимости рас­творов некоторых электролитов от концентрации при 298 К

Удельная электрическая прово­димость зависит от многих факторов, и прежде всего от природы электро­лита, его концентрации и температу­ры. Изотермы удельной электриче­ской проводимости, приведенные на рис. 24.1, дают представление о ха­рактере зависимости удельной элек­трической проводимости от природы электролита и его концентрации при 25 °С (298 К). Анализ изотерм позволяет сделать следующие выводы:

1. Удельная электрическая проводимость максимальна у растворов сильных кислот и несколько меньше у растворов сильных оснований, что объясняется полной диссоциацией этих электролитов и высокой подвижностью ионов Н₃0(+) и ОН-.

2. Наименьшие значения во всем интервале концентраций имеет удельная электрическая проводимость растворов слабых электролитов (СН₃СООН) в связи с низкой концентрацией ионов в их растворах (а<< 1).

3. Удельная электрическая проводимость растет с концентрацией до некоторых максимальных значений, что отвечает увеличению ко­личества ионов в единице объема раствора. Достигнув максимума, удельная электрическая проводимость начинает снижаться несмотря на рост концентрации электролита. Подобный характер зависимости X = f(c) связан у сильных электролитов с уменьшением подвижности ионов из-за возрастающего по мере увеличения концентрации раствора межионного взаимодействия, а у слабых электролитов - со снижением степени электролитической диссоциации, а значит, с уменьшением ко­личества ионов.

При снижении концентрации электролита до очень малых значе­ний (при с —> 0) удельная электрическая проводимость растворов элек­тролитов стремится к удельной электрической проводимости чистой воды (10^-6-10^-5 См/м).

Увеличение температуры повышает удельную электрическую про­водимость, так как возрастают подвижность ионов и степень электро­литической диссоциации слабого электролита.