Удельная электрическая проводимость растворов электролитов

Электрическая проводимость (электропроводность) обратна со­противлению: L = ; = См (6.1)

Единицей измерения в системе СИ является обратный Ом (Ом^–1) или сименс, См.

Известно, что сопротивление любого проводника пропорцио­нально его длине и обратно пропорционально сечению, S:

R = ρ • (6.2)

где ρ – удельное сопротивление, Ом•м, характеризующее при­роду проводника.

Подставляя уравнение (6.2) в уравнение в уравнение (6.1), получаем:

L = • = æ • (6.3)

где æ (каппа) – удельная электрическая проводимость, См/м, ве­личина обратная удельному сопротивлению. Она характеризует свойства проводящей среды – раствора элек­тролита.

Удельная электрическая проводимость представляет собой прово­димость 1м³ раствора помещенного между параллельными электро­дами площадью 1м², находящимися на расстоянии 1м.

В системе СИ единица измерения удельной электрической проводимости: См/м. В аналитической практике æ часто выража­ется в См/см.

1См/см = 10² См/м.

Удельная электропроводность максимальна у растворов сильных кислот и оснований из-за их полной диссоциации и высокой подвижно­сти ионов Н⁺ и ОН^–. Наименьшей удельной электропроводностью обладают растворы слабых электролитов из-за низкой концентрации ионов. Удельная электропроводность зависит от концентрации электро­лита. С повышением концентрации она проходит через максимум, а затем уменьшается. Это связано, для сильных электролитов, с возрастанием мешаю­щего межионного взаимодействия, а для слабых – со снижением сте­пени диссоциации.

Молярная (эквивалентная) электрическая проводимость рас­творов электролитов.

Молярная электрическая проводимость раствора электролита (λ, лямбда) равна удельной электрической проводимости его раствора с концен­трацией 1 моль/м³.

λ = (6.4)

где æ – удельная электропроводность, См/м,

С – концентрация раствора электролита, моль/м³.

В системе СИ λ выражается в См • м²/моль.

λ = , См∙м²/моль (6.5)

Поскольку в анали­тической практике молярная концентрация выражается в моль/л (1моль/л = 10³моль/м³), то для расчетов чаще используют формулу (6.6)

λ = См∙см²/моль (6.6)

Влияние концентрации на молярную проводимость электроли­тов лучше проследить на графике зависимости λ от разбавления (1/С):

λ2∞   λ∞

λ

Рис.6.1. Зависимость молярной электрической проводимости от

Разбавления.

С разбавлением растворов электролитов молярная электриче­ская проводимость увеличивается и стремится к максимальному зна­чению, называемому предельной молярной электрической прово­димостью (λ^∞).

Для слабых электролитов это объясняется тем, что при бесконечном разбавлении степень диссоциации достигает предельного значения, α =1. Отсюда можно рассчитать степень диссоциации слабого элек­тролита при данной концентрации:

α = (6.7)

и константу диссоциации:

K = = (6.8)

Для сильных электролитов при бесконечном разбавлении ионы удалены друг от друга на такие расстояния, что не мешают при их движении к электродам. Отсюда можно вычислить коэффициент элек­трической проводимости раствора:

f = λ/λ^∞ (6.9)

Предельную молярную электропроводность иона λ^∞_К+ и λ^∞_An–можно вычислить и эти значения приведены в справочных таблицах

С помощью закона Кольрауша можно рассчитать предельную молярную электрическую проводимость данного электролита.

Предельная молярная электрическая проводимость электролита равна сумме предельных молярных проводимостей ионов, входящих в его состав. λ^∞ = λ^∞_К+ + λ^∞_An– (6.10)

Значение λ определяют экспериментально, λ^∞ - рассчитывают по закону Кольрауша.