39. Ион тасымалдау саны
Ион тасымалдау саны деп электролизге жұмсалатын жалпы тоќтыњ әр ионѓа келетін үлесін айтады. Олай болса иондардыњ тасымалдау саны мына ќатынастармен аныќталады:
жєне
Б±л тењдеуден катион мен анионныњ тасымалдау сандарыныњ ќосындысы 1-ге тењ болатынын кµреміз:
Иондардыњ тасымалдау сандарыныњ ќатынасы олардыњ ќозѓалѓыштыќтарыныњ ќатынасына тењ:
Жылдамдық, абсолюттік жылдамдық, иондардың қозғалғыштығы. Электролит ерітіндісінде электр тогы иондар арќылы тасымалданатындыќтан м±ндай ерітінділердіњ электр µткізгіштігі иондардыњ концентрациясы мен ќозѓалыс жылдамдыѓына тєуелді болады. Ал иондардыњ жылдамдыѓы электродтарѓа берілетін электр потенциалына, иондардыњ электростатикалыќ єсерлесу күшіне, ион радиусы мен зарядына, иондардыњ сольваттану дєрежесіне, еріткіштіњ т±тќырлыѓына жєне температураѓа тєуелді. әртүрлі иондардыњ жылдамдыќтарын олардыњ абсолюттік жылдамдыќтары арќылы белгілі бір температурада салыстырылады. Ионныњ абсолюттік жылдамдыѓыныњ Фарадей санына кµбейтіндісі ионныњ ќозѓалѓыштыѓы (U) немесе электр µткізгіштігі () деп аталады:
U+=+=
F жєне U-=
-=
F
40. Гитторф әдісімен ион тасымалдау санын аныќтау
Бұл єдіс электролит ерітіндісініњ электролизге ұшыра-ѓан кездегі концентрациясыныњ µзгерісіне негізделген. Мысалы, тұз ќышќылын электролиздеген кезде иондары-ныњ ќозѓалу баѓыттары (электр тасымалдауы) сызбанұсќа түрінде суретте кµрсетілген.
-
A+
І
ІІ
ІІІ
-K
+ + + + + +
- - - - - -
+ + + + + +
- - - - - -
+ + + + + +
- - - - - -
A
+
- - - - - - -
+ + + + + +
- - - - - -
+ + + + + +
+ + + + +
- - - - -
B
- - -
- - -CA + -
+ + + + + + + + +
- - - - - - CA + + +
C
Сурет. HCl ерітіндісіндегі H+ жєне Cl- иондарыныњ тасымалдау санын аныќтау кезіндегі электролиз сызбан±сќасы
HCl ерітіндісі ќ±йылѓан электролиттік ваннаны ойша үш бµлікке бµліп ќарастырайыќ: І - анод бµлігі (анолит); ІІ - орталыќ бµлік; ІІІ - катод бµлігі (католит). Ортадаѓы бµлікте электролиз кезінде концентрация µзгермейді, ал І жєне ІІІ бµліктерде µзгереді.
Электролиз басталмай тұрѓанда үш бµлікте де электролиттіњ концентрациясы бірдей (А ќатары), яѓни үш бµлікте де катиондар мен аниондардыњ сандары бірдей .Сутек ионыныњ абсолюттік жылдамдыѓы хлор ионынан 5 есе жоѓары, сондыќтан электролиз басталѓанда катодќа ќарай ќозѓалатын хлор Cl- иондары санынан 5 есе кµп болады. Соныњ нєтижесінде катод бµлігінде 5 анион, 11 катион, ал анод бµлігінде 1 катион, 7 анион болады (В ќатары). Катодта 6 сутек ионы, анодта 6 хлор ионы ж±псыз (бейтараптанбай) ќалатындыќтан, олар электродта зарядсызданып сутегі мен хлор газдарына айналады (С ќатары), сµйтіп
катодтыќ
реакция:
анодтыќ
реакция:
Электролиз аяќталѓанда анод бµлігінде бір катион мен бір анион, катод бµлігінде бес катион мен бес анион ќалады. Демек, электролиз нєтижесінде HCl-дыњ концентрациясы катодќа ќараѓанда анодта 5 есе азаяды. Анодтаѓы концентрация азаюын (СА, катодтаѓы азаюын (СК деп белгілесек, олардыњ ќатынасы катион мен анионныњ абсолюттік жылдамдыќтарыныњ немесе ќозѓалѓыштыќтарыныњ (электр µткізгіштіктерініњ) ќатынасына тењ болады:
Тасымалдау санын аныќтаудыњ Гитторф єдісінде иондардыњ сольваттануы ескерілмейді. Сондыќтан б±л єдіспен тасымалдау саныныњ дєл (шын) мєндері емес тек байќалмалы мєндері аныќталады.
Жылжымалы шекара єдісімен тасымалдау санын анықтау
Б±л єдіспен тасымалдау саны дєл аныќталады. Тасымалдау саны аныќталатын электролиттіњ (МА) белгілі бір концентрациялы (С моль-экв) ерітіндісін электролиздерге ќ±йып, оѓан аттас ионы бар екінші бір электролит (ДА - индикатор электролит) ерітіндісін ќосады (сурет). Осы екі ерітінді арасындаѓы шекара кµзге кµрінетіндей болуы ќажет (ол ‰шін ерітінділердіњ т‰стері немесе тыѓыздыќтары єр т‰рлі болуы керек). Ерітінділерге q кулон электр жіберілген кезде белгілі бір ( уаќыт ішінде аб шекарасы вг дейін жылжиды. Осы уаќыт ішінде ав шекарасыныњ жоѓарѓы жаѓындаѓы абгв кµлемін (V см3) М+ иондары µтеді (жіберілген тоќтыњ баѓыты катиондардыњ тµменнен жоѓары жылжуына сєйкес). Сонда М+ катионыныњ тасымалдау саны
,
м±нда q+ - катионыныњ, Q - катион мен анионныњ тасымалдаѓан (Фарадеймен алынѓан) электр мµлшері; V. C - катионныњ V - кµлеміндегі эквиваленті; І - тоќ к‰ші; F - Фарадей саны; А; - уаќыт, с.