3 Типа электропроводности:

1) удельная электропроводность – это электропроводность раствора, помещенная между электродами на расстоянии 1 м

Из закона Ома:

R = p*l/S

R – сопротивление

l – расстояние между электродами

S – площадь электрода

р – удельное сопротивление

Выразим р:

p=RS/l

Удельная электропроводность (χ) – это величина обратная удельному сопротивлению.

(χ)=1/p=1/RS [м/Oм*м²]→[Ом^-1*м^-1]→[См*м^-1] См «сименс»

Факторы, от которых зависит удельная электропроводность:

1) от природы растворителя (чем больше диэлектрическая проницаемость (эпсилон), тем больше удельная электропроводность.

2) от t (чем больше t, тем больше электропроводность)

3) от вязкости растворителя (чем больше вязкость, тем меньше электропроводность)

4) от концентрации раствора (эта зависимость изображается графически)

Сначала с увеличением концентрации электропроводность возрастает, так как увеличивается число ионов в растворе. Затем с увеличением концентрации электропроводность уменьшается.

2) Молярная электропроводность «лямда» – электропроводность раствора, помещённого между электродами на расстояние 1м и содержащего 1 моль растворённого вещества.

Не измеряется, а рассчитывается на основании удельной.

Факторы, от которых зависит молярная электропроводность:

1) от природы растворителя

2) от температуры

3) от концентрации раствора

4) от природы электролита

3) эквивалентная электропроводность – электропроводность раствора, содержащего один грамм-эквивалент электролита, помещенного между электродами, стоящими один от другого на расстоянии 1 см.

4.10,13,14

Молярная электропроводность растет с увеличением разбавления раствора, достигая максимального значения при бесконечном разбавлении (λ_∞). Величина λ_∞ по закону Кольрауша равна сумме подвижностей катиона (λ_к) и аниона (λ_а):

λ_∞ = λ_к + λ_а

Подвижность ионов связана с абсолютными скоростями движения ионов (U):

λ_к = F*U_к

λ_а = F*U_a

Под абсолютной скоростью движения ионов понимают скорость их движения при градиенте напряженности поля 1 В/м. Сравнение абсолютных скоростей движения различных ионов или их подвижностей показало, что они зависят от заряда и радиуса иона. При этом было установлено также увеличение скорости движения ионов одинакового заряда с ростом кристаллографического радиуса Li⁺<Na⁺<K⁺<Rb⁺<Cs⁺, что объясняется гидратированием ионов в водных растворах, причем ионы меньшего радиуса гидратируются в большей степени.

Закон Кольрауша:

При бесконечном разведении, разбавлении катионы и анионы проводят электрический ток не зависимо друг от друга.

4.11

Гидратация (от греч. hydro — вода) — присоединение молекул воды к молекулам или ионам. Гидратация является частным случаем сольватации — присоединения к молекулам или ионам веществ молекул органического растворителя. В отличие от гидролиза гидратация не сопровождается образованием водородных или гидроксильных ионов. Гидратация в водных растворах приводит к образованию стойких и нестойких соединений воды с растворенным веществом (гидратов); в органических растворителях образуются аналогичные гидратам сольваты. Гидратация обусловливает устойчивость ионов в растворах и затрудняет их ассоциацию.

Гидратация является движущей силой электролитической диссоциации — источником энергии, необходимой для разделения противоположно заряженных ионов.

Гидратация непредельных углеводородов в присутствии концентрированной серной кислоты:

СН₂=СН₂ + Н₂O −> СН₃—СН₂—ОН

CH₂=CH−CH₃ + Н₂O −> CH₃−CH(OH)−CH₃

4.12

Сначала предположили, что электропроводность зависит от радиуса иона, но в растворе ионы находятся в гидрированном состоянии, и было замечено, что, чем меньше радиус, тем больше толщина гидратной оболочки.

Получается, что радиусы гидратированных ионов приблизительно одинаковы.

Исходя из этого было экспериментально показано, что скорости этих ионов приблизительно одинаковы.

И лишь ионы Н⁺ и ОН^- обладают очень высокой скоростью.

Аномальная подвижность Н⁺ и ОН^-: этот факт объясняется особым типом проводимости, который называется «эстафетной проводимостью»

Рассмотри поведение ионов водорода в электрическом поле.

Н⁺ + Н₂О ↔ Н₃О^- (гидраксоний ион)

4.16

Молярная электропроводность электролита при данном разбавлении (λ_v) пропорциональна степени его диссоциации (α): λ_v=α*λ_∞

Степень диссоциации слабого электролита можно рассчитать по следующей формуле:

α= λ_v/λ_∞

Значение λ_v определяют экспериментально, а λ_∞ рассчитывают по спревочным таблицам, пользуясь уравнением Кольрауша. Подставляя значение α в уравнение λ_∞=λ_к + λ_а, получают выражение для расчета константы диссоциации.

К_дисс.= (с* λ_v²)/( λ_∞*( λ_∞- λ_v))

4.17

Кондуктометрический метод широко применяется для определения концентрации мутных и окрашенных растворов, когда использование обычных индикаторов затруднено. Метод основан на замене ионов титруемого вещества ионами добавляемого реагента в процессе титрования. Поскольку подвижности различных ионов неодинаковы, в точке эквивалентности наблюдается резкое изменение электропроводности.

Измерение электропроводности лежит в основе работы влагомеров – приборов для определения влажности зерна, почвы и солемеров. С их помощью производят определение солей в лабораторных и полевых условиях.

4.19,20

Электронные потенциалы: