ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ РОЗЧИНІВ ЕЛЕКТРОЛІТІВ
Електропровідність характеризує здатність середовища проводити електричний струм. Вона є величиною, оберненою електричному опору, і вимірюється в сіменсах (См = Ом -1). Електропровідність розчину електроліту зумовлена міграцією наявних у даному розчині іонів і визначається як кількістю цих іонів, так і швидкістю їх руху в електричному полі. Зазвичай електропровідність електролітних систем обчислюють, вимірюючи опір електрохімічної комірки, що містить два платиновані платинові електроди і досліджуваний розчин. Для запобігання електролізу, який призводить до зміни концентрації розчину та поляризації електродів, при вимірюванні електричного опору комірки застосовують змінний струм, використовуючи так звані мости змінного струму. Опір будь-якого провідника струму розраховують за рівнянням:
де Величина, яка є оберненою питомому опору, називається питомою електропровідністю і позначається грецькою літерою
і має розмірність Ом -1×м -1 = См/м (у СІ) або Ом -1×см -1 = См/см (у системі СГС). Питома електрична провідність – це електропровідність об’єму розчину, який міститься між двома плоскими паралельними електродами одиничної площі, що розташовані на одиничній відстані один від одного. Вона залежить від природи електроліту та розчинника, концентрації розчину і температури. Концентраційна залежність æ і для сильних, і для слабких електролітів зазвичай проходить через максимум. В розведених розчинах будь-яких електролітів внаслідок збільшення концентрації æ зростає внаслідок збільшення кількості іонів, які переносять електричний заряд. Після досягнення певної концентрації æ починає спадати, оскільки в розчинах сильних електролітів посилюється взаємодія між протилежно зарядженими іонами і швидкість їх руху сповільнюється, а у розчинах слабких електролітів доволі стрімко зменшується їх ступінь дисоціації. На відміну від металевих провідників опір електролітних розчинів внаслідок підвищення температури у переважній більшості випадків зменшується, тобто електропровідність зростає. Основною причиною цього є температурне зменшення в’язкості рідкого середовища. Молярною (еквівалентною) електричною провідністю
Для 1–1-зарядних електролітів значення молярної і еквівалентної електропровідностей збігаються. Для електролітів інших валентних типів молярна електропровідність дорівнює добутку еквівалентної електропровідності та числа еквівалентів у одному молі речовини. У СІ молярну електропровідність обчислюють за формулою:
і вимірюють у См×м 2/моль. У системі СГС, в якій концентрацію зазвичай виражають у моль/дм3, а питому електропровідність – у См/см, рівняння (3.3) набуває вигляду:
і молярна електропровідність має розмірність См×см 2/моль. Молярна електропровідність залежить від таких самих факторів, що і питома. Внаслідок підвищення температури вона зростає. Збільшення концентрації розчину призводить до зменшення Швидкість руху іона у розчині
де
в якому В розчинах слабких електролітів а в розчинах сильних електролітів, у яких
За умови нескінченного розведення для будь-якого електроліту
де В розчинах слабких електролітів швидкість міграції іонів практично не залежить від їх кількості, тобто
Для сильного електроліту з формул (3.6) і (3.7) випливає, що
де Константа рівноваги процесу електролітичної дисоціації (константа дисоціації) визначається за законом розведення Оствальда. Так, для дисоціації бінарного 1–1-зарядного електроліту
константа дисоціації
Якщо початкова концентрація електроліту дорівнює
Константа дисоціації слабкого електроліту, як будь-яка константа рівноваги, є сталою величиною за умови
|