Молярная электрическая проводимость

 

Молярная электрическая проводимость - эта мера электрической проводимости всех ионов, образующихся при диссоциации 1 моля электролита при расстоянии 1м между параллельными электродами. Для одновалентных электролитов мольная электропроводимость (λ ) равна эквивалентной электропроводимости (λ _э).

Для 1-2 валентных электролитов , (CdCI₂, H₂SO₄).

Для 1-3 валентных электролитов .

Между молярной и удельной электрической проводимостью имеется соотношение

(2.26)

где

λ – молярная электрическая проводимость ,

V – разведение раствора, м³/моль

с – концентрация, моль/м³.

Если концентрация раствора выражена в моль/л, то

(2.27)

С учетом, что , следует

(2.28)

Значение молярной электропроводимости зависит от концентрации электролита

 

Зависимость молярной электрической проводимости от концентрации для сильных (1) и слабых (2) электролитов.

С увеличением разведения молярная электропроводимость возрастает и в области больших разведений стремится к предельному значению , тогда

(2.29)

Произведение называется предельной электрической проводимостью ионов ( - иногда обозначают так).

Тогда

(2.30)

Гипотетический бесконечно разбавленный раствор характеризуется полной диссоциацией электролита и отсутствием электростатических сил.

λ _∞ - это сумма двух независимых слагаемых.

Закон независимого движения ионов Кольрауша:

(2.31)

λ _∞ иона=f(Т, природа иона и растворителя)

Соотношение

, (2.32)

где – коэффициент электрической проводимости

В разбавленных растворах =1, отсюда

(2.33)

Для сильных электролитов, когда α = 1

(2.34)

Теория электролитической проводимости растворов Дебая - Онзагера:

Снижение молярной электрической проводимости при переходе от разбавленных растворов к концентрированным растворам связано с уменьшением скорости движения ионов за счет: 1) эффекта электрофоретического торможения, обусловленного электростатическим взаимодействием между ионом и его ионной сферой; 2) эффектом релаксационного торможения (нарушение симметрии иона).

По теории Онзагера ; для 1, 1 – валентного электролита

(2.35)

где А и В – константы, полученные с учетом сил релаксационного и электрофоретического торможения.

 

Молярная электрическая проводимость ионов

Гидроксония и гидроксида

 

В водных растворах протон (ион) водорода записывают в виде иона гидроксония – H₃O⁺

H⁺ + H₂O ⇆ H₃O⁺

Ионы H₃O⁺ и гидроксида OH⁻ обладают более высокой молярной электрической проводимостью или подвижностью, чем другие ионы.

Подвижности большинства катионов и анионов лежат в пределах (40-80) 10^-4 . Значение предельной подвижности, например, иона натрия , а иона хлора .

Значение предельной подвижности иона гидроксония . Это позволяет предполагать, что наряду с миграцией ионам H₃O⁺ и OH^- свойственен и другой механизм перемещения в электрическом поле. Аномально высокая подвижность ионов H₃O⁺ и OH^- объясняется эстафетным механизмом перемещения ионов, сущность которого заключается в следующем:

1. При наложении электрического поля переход протона от H₃O⁺ к молекуле воды повышается в направлении поля. Передвижение протона совершается по цепочке от одной молекулы воды к другой по схеме:

Электричество переносится мигрирующими ионами H₃O⁺ и протонами.

2. Аналогичным образом объясняется подвижность ионов гидроксида. Протон переходит от молекулы воды к иону гидроксида

Так как энергия отрыва протона от молекулы воды больше, чем от иона гидроксония, то вероятность перехода протона от H₂O к OH⁻ меньше, чем от Н₃O⁺ к воде. Поэтому

Предельные подвижности некоторых ионов

Р = 1 атм, t = 25°С

катион		анион
H+(H3O+)	349, 8	OH-	198, 3
Li+	38, 6	F-	55, 4
Na+	50, 1	CI-	76, 4
K+	73, 5	Br-	78, 1
NH4+	73, 5	NO3-	71, 4
Fe3+		HCOO-	54, 6

При одном и том же заряде иона с увеличением радиуса иона увеличивается подвижность иона, так как на поверхности иона уменьшается плотность заряда, уменьшается степень его гидратации и эффективный радиус иона.

 

Влияние природы растворителя на предельную

Подвижность ионов

 

Толь в водных растворах и спиртах сохраняется высокая подвижность ионов H⁺ (протонов), а OH^- в воде.

Зависимость молярной электропроводности ионов

от вида растворителя.

 

ион
H2O	CH3OH	C2H5OH	(CH)2CO	C6H5-NO2-нитробензол
Н+	349, 8		159, 5
Na+	56, 1	45, 2			17, 2
K+	73, 5	52, 4			19, 2
CI-	76, 1	52, 9	24, 3		17, 1
OH-	197, 6		22, 5

 

При взаимодействии HCI со спиртом образуется катион этоксоний (общее название меоксоний)

 

HCI + C₂H₅OH = C₂H₅OH₂⁺ +CI^-

этоксоний

 

HCI + H₂O = H₃O⁺ + CI^-

гидроксоний

 

Эстафетный механизм передачи протона вдоль цепочки молекул растворителя сохраняется и в спиртах.

Подвижность ионов в различных растворителях зависит от диэлектрической проницаемости растворителя. Чем выше диэлектрическая проницаемость (ε ) растворителя, тем выше степень диссоциации электролита и электрическая проводимость раствора.

 

Молярная электрическая проводимость HCI

в различных растворителях (t=25⁰C, p=1атм.)

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Биоэлектрическая активность КБМ.
2. Биоэлектрическая функция удовольствия и страха.
3. Воздушная проводимость звука
4. Глава 9. Электрическая централизация стрелок
5. Закон эквивалентов. Понятие эквивалент. Молярная масса эквивалента
6. Лист № 7. Схема электрическая
7. М – молярная масса соли, г/моль
8. Оборудование: Источник постоянного тока, амперметр, вольтметр, реостат, электрическая лампа, выключатель, провода.
9. Полупроводники с примесной проводимостью. Полупроводники p-типа и n-типа.
10. Сверхтекучесть и сверхпроводимость
11. Схема электрическая принципиальная