Электропроводность растворов электролитов

В химических и медико-биологических исследованиях широко применяют электрохимический метод количественного анализакондуктометрию, основанный на изучении электропроводности растворов жидких электролитов.

Удельная электропроводность

Сопротивление R однородного металлического проводника зависит от его длины l и площади поперечного сечения S:

, I.7

где ρ - удельное сопротивление [Ом× м].

Величина W, обратная сопротивлению, называется электропроводностью. Электропроводность проводников как первого, так и второго рода зависит от их геометрических параметров (проводники I рода с электронной проводимостью – металлы , а проводники II рода обладают ионным типом проводимости – растворы и расплавы электролитов):

æ , I.8

где æ - удельная электропроводность, количественная характеристика способности проводников проводить электрический ток. Из (1.8) получаем:

æ I.9

При l = 1 м и S = 1м² æ = W.

Таким образом, по физическому смыслу удельная электропроводность - это электропроводность проводника длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м² (допустимо использование размерности в см, тогда удельная электропроводность-это электропроводность проводника длиной 1 см с площадью поперечного сечения 1 см²).

Растворы электролитов проводят электрический ток за счет движения ионов при подведении к электродам разности потенциалов. Для жидкостей удельной электропроводностью æ называется электропроводность объема раствора (в м³ ),заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по 1 м² и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга . В системе СИ æ измеряется в [См× м^-1] (См - сименс), иногда используется дольная единица [См ·см^-1].Удельная электропроводность раствора зависит от природы электролита, свойств растворителя (диэлектрической проницаемости и вязкости), концентрации раствора и температуры. Электролиты обладают значительно меньшей проводимостью, чем металлы. Зависимости удельной электропроводности растворов электролитов от их концентрации, проходящие через максимум, приведены на рис. I.1. В разбавленных растворах сильных электролитов наблюдаемый характер зависимости электропроводности объясняется действием двух взаимно противоположных эффектов.

В области малых концентраций электропроводность раствора растет пропорционально числу ионов, которое увеличивается в единице объема раствора с ростом концентрации. При дальнейшем повышении концентрации на скорость движения ионов начинает существенно влиять взаимодей-ствие между ними. Снижение электропроводности раствора за счет торможения ионами противоположного знака уже не компенсируется ее увеличением за счет роста числа ионов.

Рис.I.1.Зависимость удельной электропроводности раство-ров сильных и слабого электролитов от их концентрации. [1]

В растворах слабых электролитов скорость движения ионов также мало зависит от концентрации, но с увеличением концентрации раствора заметно уменьшается степень диссоциации электролита, что приводит к уменьшению общей концентрации ионов и падению электропроводности раствора.