4. Электропроводность растворов электролитов

Проводники I рода – металлы и их расплавы, в которых электричество переносится электронами.

Проводники II рода – растворы и расплавы электролитов с ионным типом проводимости.

Электрический ток есть упорядоченное перемещение заряженных частиц.

Всякий проводник, по которому течет ток, представляет для него определенное сопротивление R, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально длине проводника l и обратно пропорционально площади сечения S; коэффициентом пропорциональности является удельное сопротивление материала ? – сопротивление проводника, имеющего длину 1 см и сечение 1 см²:

Величина W, обратная сопротивлению, называется электропроводностью – количественной меры способности раствора электролита проводить электрический ток.

Удельная электропроводность ?(к) – электропроводность проводника I рода длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м² или электропроводность 1 м³ (1 см³) раствора электролита (проводника II рода) при расстоянии между электродами 1 м (1 см) и площади электродов 1 м² (1 см²).

Молярная электропроводность раствора) ? – электропроводность раствора, содержащего 1 моль растворенного вещества и помещенного между электродами, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга.

Молярная электропроводность как сильных, так и слабых электролитов увеличивается с уменьшением концентрации (т. е. с увеличением разведения раствора V = ¹/_C), достигая некоторого предельного значения ?₀(?_?), называемого молярной электропроводностью при бесконечном разведении.

Для бинарного электролита с однозарядными ионами при постоянной температуре и напряженности поля 1 В • м^-1:

? = ?F(u ⁺ + и?),

где F – число Фарадея; и⁺, и? – абсолютные подвижности (м²В^-1с^-1) катиона и аниона – скорости движения данных ионов в стандартных условиях, при разности потенциалов в 1В на 1 м длины раствора.

?⁺ = Fu⁺; ?? = Fu?,

где ?⁺, ?? – подвижности катиона и аниона, Ом • м² • моль^-1 (Ом • см² • моль^-1).

? = ?(?⁺ + ??)

Для сильных электролитов ? ?1 и ? = ?⁺ + ??

При бесконечном разбавлении раствора (V ? ?, ?⁺ ? ?_?⁺, ?? ? ?_??, ? ? 1) как для сильного, так и для слабого электролитов ?_? = ?_?⁺ – ?_?? – закон Кольрауша: молярная электропроводность при бесконечном разведении равна сумме электролитических подвижностей ?_?⁺, ?_?? катиона и аниона данного электролита.

Ионы Н⁺ и OH? обладают аномально высокой подвижностью, что связано с особым механизмом переноса заряда этими ионами – эстафетным механизмом. Между ионами гидроксония Н₃O⁺ и молекулами воды, а также между молекулами воды и ионами OH? непрерывно происходит обмен протонами по уравнениям:

Н₃O⁺ + Н₂O ? Н₂O + Н₃O⁺

Н₂O + OH? ? OH? + Н₂O