5. Подвижность и числа переноса ионов.

Ионы, существующие в электролите, испытывают различные воздействия со стороны окружающих их частиц и совершают постоянные перемещения, имеющие в отсутствии электрического поля хаотический характер.

Наложение внешнего электрического поля приводит к появлению действующих на ионы электростатических сил (), имеющих определенное направление. В результате возникает преимущественное перемещение (миграция) положительных ионов к отрицательному электроду, а отрицательных - к положительному. Этот процесс - процесс переноса электрического заряда, свидетельство наличия электрического тока. Его величина определяется:

- зарядами ионов;

- размером ионов;

- характером взаимодействия ионов с соседними частицами и т. д.

Кроме того, сила тока зависит от приложенной разности потенциалов (напряжения), размеров электродов и т. д.

Средняя скорость миграции () данного типа ионов, отнесенная к напряженности действующего электрического поля (Е), называется абсолютной скоростью движения ионов (и):

. (8.20)

.

Абсолютные скорости движения ионов (), умноженные на число Фарадея, представляют собой величины, называемые подвижностями ионов:

и , (8.21)

где ,- подвижности ионов, Ом^-1м²моль-экв^-1.

Эквивалентная электропроводность электролита при бесконечном разбавлении складывается из электропроводности, обусловленной движением катионов () и электропроводности, обусловленной движением анионов ():

. (8.22)

Полученное соотношение - закон независимости движения ионов, установленный Кольраушем. В соответствии с этим законом при бесконечном разбавлении раствора ионы движутся независимо друг от друга, а электрическая проводимость такого раствора складывается из проводимостей, обусловленных движением ионов разного знака.

Для слабых электролитов можно считать, что отличается отвследствие неполной диссоциации электролита. Величинаслабого электролита определяется из соотношения, причеми.

Для сильного электролита:

, (8.23)

где - коэффициент электрической проводимости, отличающийся от единицы.

Зная абсолютные скорости движения ионов (и), можно рассчитать их относительные скорости движения:

, (8.24)

по аналогии

, (8.25)

где , - числа переноса ионов в растворе электролита.

Очевидно, что числа переноса ионов характеризуют доли электричества, переносимые ионами одного знака:

. (8.26)

Движение ионов в растворе подобно движению шарика в вязкой среде под действием равнодействующей приложенных сил. В соответствии с законом Стокса, скорость движения (v) такого шарика обратно пропорциональна вязкости Среды ():

, (8.27)

где r - радиус шарика;

и - плотности вещества шарика и среды;

g = 9,81 м/с².

С увеличением температуры вязкость среды падает и поэтому подвижности ионов увеличиваются. Это объясняет резкое увеличение электрической проводимости проводников второго рода с повышением температуры. Значительно меньшую роль при этом играет увеличение степени электролитической диссоциации.