Здавалка
Главная | Обратная связь

Проводники первого и второго рода. Явления, связанные с перемещением ионов



Твердые и жидкие проводники, прохождение через которые электрического тока не вызывает переноса вещества в виде ионов, называются проводниками первого рода. Электрический ток в проводниках первого рода осуществляется потоком электронов (электронная проводимость). К таким проводникам относятся твёрдые и жидкие металлы и некоторые неметаллы (графит, сульфиды цинка и свинца).

Растворы электролитов – это проводники второго рода. В них электрический ток обусловлен перемещением заряженных частиц (ионов) под действием приложенной разности потенциалов. В таких системах наблюдаются два типа явлений:

• Явления, связанные только лишь с перемещением ионов (заряженных частиц) в растворе;

• Явления, где изменяется механизм переноса электричества, так, называемые электродные процессы.

Сейчас будет рассмотрена первая группа явлений, а электродные процессы будут рассмотрены в разделе «электрохимия».

Способность растворов электролитов проводить электрический ток называется электропроводностью (L). Измерение электропроводности раствора называется кондуктомерией.Для измерения электропроводности раствора используются приборы, которые называются кондуктометры.

Электропроводность – это величина, обратная сопротивлению проводника электрического тока R:

L = 1/ R , [L]= ом-1

Сопротивление проводника электрического тока R пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника:

ρ - удельное сопротивление, т.е. сопротивление проводника с длиной

l =1 м и площадью сечения S =1 м2 (как видно, объем такого проводника 1 м3). Таким образом, единицы измерения [ρ]= Ом*м.

Величина, обратная удельному сопротивлению называется удельной электропроводностью (χ - «капа»):

[χ]= Ом-1*м-1

Очевидно, что электропроводность раствора зависит от концентрации ионов, но зависимость эта сложная: с увеличением концентрации ионов увеличивается количество носителей заряда, но с другой стороны, усиливается электростатическое взаимодействие, снижающее скорость их движения, а следовательно, и их способность проводить электрический ток, поэтому на графике (см. рис.χ =f(С)) представлена экстремальная зависимость, проходящая через maximum.

Рис. Зависимость удельной электропроводности раствора от концентрации.

Кроме этого, удельная электропроводность зависит и от скорости движения ионов, которая обусловлена:

• Разной природой ионов (их размером, зарядом, степенью гидратации);

• Разной природой растворителя (его диэлектрической проницаемостью, вязкостью);

• Различными внешними условиями (например, температурой). Известно, что повышение температуры раствора на 1оС увеличивает величину удельной электропроводности на 2 – 2,5 % вследствие уменьшения вязкости раствора.

Для устранения двойственного (экстремального) влияния концентрации электролита на электропроводность его раствора, вводят понятие эквивалентной электропроводности (λ -«лямбда»), т. е. электропроводности раствора, приведенной к единичной его концентрации.

Эквивалентная электропроводность раствора – это электропроводность раствора, содержащего один эквивалент электролита в 1 м3 раствора, и поэтому для каждого конкретного раствора, может быть легко определена по формуле:

[λ] = ом-1* экв-1*м2

Рис. Зависимость эквивалентной электропроводности раствора от концентрации.

λv – эквивалентная электропроводность при данной концентрации раствора,

СN – нормальная концентрация раствора.

С уменьшением концентрации раствора (с увеличением разведения раствора) (см. рис.λv = f(разбавление)) эквивалентная электропроводность достигает предельного значения при бесконечном разведении раствора (λ оо). Таким образом, эквивалентная электропроводность при бесконечном разведении (λ) зависит только от скорости движения ионов.

Закон Кольрауша.

Было установлено, что при бесконечном разведении катионы и анионы электролитов движутся и, следовательно, проводят электрический ток независимо друг от друга: λ оо = λ к + λ а

Это утверждение носит название закон Кольрауша.В этом законе величиныλ к и λ а имеют смысловое значение подвижностей катиона и аниона, соответственно. Они измеряются экспериментально в единицах эквивалентной электропроводности:

λ к = F * Uk ;

λ а = F * Ua

F - число Фарадея (96480 кулонов)

Uk и Ua - абсолютные скорости движения катиона и аниона, соответственно.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.