Ion подвижност, Kohlrausch практика анормален мобилността на йони Н 3 О + и OH -.
Чрез електропроводимостта - реципрочен на електрически soprotivleniyuR. Тъй като R = R. тогава К = х = к
където г - електрическа съпротивление; L - разстояние между електродите; S - площ на електрода; к - проводимост.
Проводимост к течност - е електрическата проводимост на един кубичен сантиметър на разтвора, запълване на пространството между плоските електроди на същото, много голяма площ, разположен на разстояние 1 см кубичен сантиметър на разтвора трябва да бъде далеч от границите на електрода .. [K] = -1 х ома cm -1.
Според закона на Ом. R = U / I; U = Е х л (Е - сила на полето или на напрежението в 1 cm разстояние; L - разстояние между електродите); I = I х S (I - плътността на тока или ток на 1 cm 2 от повърхността на електрода; S - площ на електрод). След това:
к =; I = к х E
Когато Е = 1 V / cm, I = к.
По този начин, к - е количеството електроенергия, който преминава в единица време през единица напречно сечение на проводника на в електрическо поле на 1 V / cm.
Зависимостта на проводимостта на разтвори на концентрации обикновено има максимален (произнася силни електролити и загладени слаб). Наличието на максимума на к - да се обясни както следва. В разредени разтвори на силни електролити (А = 1) електрически увеличава проводимост пропорционално на броя на йони, което от своя страна увеличава с концентрация. В концентрирани разтвори на силни електролити йонна атмосфера значително намалява скоростта на йоните и електрическата проводимост намалява. В слаби електролити плътност йонна атмосфера е малък и малко скорост на движението на йоните зависи от концентрацията, но степента на дисоциация намалява значително с увеличаване на концентрацията на разтвора, което намалява концентрацията на йоните и намаляване на проводимостта.
Електропроводимостта зависи от температурата. Зависимостта се дава чрез емпиричната формула:
а - коефициент на топлопроводимост; K18 (К25) - стандартна стойност.
л силна слаб д-т-е г С зависимост от еквивалентната проводимост на концентрацията на електролита
еквивалентен проводимост л [в cm 2 / (грам-еквивалента х Ом)] - е като проводимост обем (й cm 3) разтвор, който съдържа 1 грам еквивалента от разтворено вещество, при което електродите са разположени на разстояние 1 см.
Ние намираме връзката между К и Л. Представете потопен в разтвор на паралелни електроди на разстояние 1 см, с много голяма площ. Проводимостта на разтвора затворено между повърхностите на електродите, имащи площ, равна на 2 см, и к е еквивалентен проводимостта на разтвора. Обемът на разтвора между електродите е равна квадрати й cm 3 и съдържа 1 грам еквивалента сол. Стойността на к. равна на 1000 / сек cm 3 / грам-еквивалента, наречена разреждане. По този начин:
Моларното проводимост на електролита - продукт на проводимост еквивалент електрическата на броя на грам-еквивалента на 1 мол на дисоциационната агент.
Зависимостта на еквивалентната проводимост на концентрацията:
1. Зависимост на L - S. с увеличаващи се с л рязко намалява в началото и след това по-плавно.
- 2. л зависимост. силни електролити наблюдава бавно намаляване линейно с увеличаване л. който съответства на емпирична формула Kohlrausch на:
л ¥ - ограничаване еквивалент проводимост при безкрайно разреждане. с ® 0. J ® ¥.
3. Зависимост на л - J. л значение на силни електролити се увеличава с увеличаване й и асимптотично подходи л ¥. За слаби електролити л стойност също се увеличава с увеличаване й, но подходът към граничната стойност и ограничението в повечето случаи на практика невъзможно да се установи.
л силен д-т
Всички по-горе съответната електропроводимостта на водни разтвори. За електролити с други разтворители изследвани модели се съхраняват, но има отклонения от тях, например, на кривите L - с минимално често се наблюдава (аномален проводимост).
Методите за измерване на проводимост - самостоятелно.
Свързване на електролита проводимостта на скоростта на йони в електрическо поле. За изчисляване на електрическата проводимост трябва да брои броя на йони преминават през напречното сечение на електролитната съда за единица време. Тъй ток се извършва от йони на различни символи, движещи се в противоположни посоки, общият ток сумата от количества електричество мигрирали катиони (I +) и аниони (I-):
ф ¢ - скорост катиони (см / сек);
V ¢ - скоростта на движение аниони (см / сек);
C ¢ - еквивалентна концентрация (грам-еквивалента / cm3);
Q - напречно сечение на цилиндричния съд (2 cm);
L - разстояние между електродите (cm);
Е - потенциалната разлика между електродите (В).
Ние брои броя на катиони на електролита, минаваща през напречното сечение на 1 секунда. През това време през участъка ще бъде всички катиони са на разстояние не повече от ¢ ф см от избрания участък, т.е. всички катиони в размер на U ¢ В:
защото всеки грам-еквивалента носи йони в съответствие със закона на Фарадей F = 96 485 до електричество, тогава ток (в А):
По същия начин, за анионите:
За общо ток интензитет (S = С + С = ¢):
Скоростта на движение йон и ф о ¢ ¢ зависят от естеството на йоните, електрическото поле E / L. концентрация на Т, среден вискозитет и т.н. Да предположим, че всички фактори, постоянни, с изключение на електрическото поле; може да се приеме, че скоростта на йоните е пропорционално на приложената сила, т.е. поле:
ф ¢ = ф. о ¢ = о
U, V - скорост на йони при стандартни условия, т.е. при сила на полето от 1 V / cm; те са посочени като абсолютни и йонни мобилност измерва в cm 2 / (S х В).
I = (U + V) в ¢ QFE / л
Чрез Ом закон I = E / R = E × K = E × к
Следователно, к = (U + V) в ¢ QF / S = (U + V) в ¢ F (р защото º S)
л =; C ¢ = а / 1000; L = к / на ¢ = (U + о) F
ф х F и V х F - е скоростта на йоните, изразена в електростатични единици; те се наричат йонна подвижност:
В безкрайно разреждане (. J ® ¥ а ® 1. + С = С = С):
- както на силни и слаби електролити. Стойностите на L + L и около - са ограничаващи мобилността на йони. Те са еквивалентни на електропроводимостта на катион и анион на безкрайно разреждане и се измерват в същите единици като л и л ¥ на. т.е. в cm 2 / (ома х грам-еквивалента). Горното уравнение е израз на правото на Kohlrausch. еквивалентен проводимост при граница безкрайно разреждане равен на сумата от мобилности на йони.
по този начин за всички електролитите могат да бъдат написани:
и л + L- зависи от концентрацията (разреждане), особено за силни електролити; L A + L и около - - таблични стойности. Всички тези стойности се отнасят до 1 грам еквивалента йони.
Мобилност е съществена характеристика на йоните. съответствие с техните специфични участие в електрическата проводимост на електролита. В водни разтвори, всички йони с изключение на Н 3 О + и OH - йони. притежават мобилност на същия ред; абсолютната им мобилност (ф и обем), равна на няколко сантиметра на час.
Еквивалентната проводимост на солеви разтвори, изразена в количества от порядъка на 100-130 ст2 / (грам-еквивалента х ома). Поради изключителната мобилността на хидрониев йон за стойности л ¥ киселини 3-4 пъти по-големи, отколкото за техните соли; алкален заемат междинно положение.
йон движение може да се оприличи на макроскопско движение на топката в вискозна среда и да се прилагат в този случай Stokes формула:
къде е - заряда на електрона; Z - брой елементарни такси йон; R - ефективното радиуса на йон; ч - коефициент на вискозитет; E / л - сила на полето.
А движеща сила - E / л за напрегнатост на полето при изчисляване на абсолютната приемам мобилности, равни на единство. Следователно, скоростта на движение йон е обратно пропорционален на радиуса им. Помислете за броя на Li +. Na +. К +. Тъй като определен брой радиуси вярно на йони се увеличава, мобилността трябва да се намали в същата последователност. Въпреки това, в действителност не е така. увеличава мобилността от Li + до К + почти се е удвоил. От това можем да заключим, че в разтвора и йонните решетъчни йони имат различни радиуси. По този начин, по-ниската вярно (кристално) йон радиус, толкова по-ефективен радиус в електролита. Този феномен може да се обясни с факта, че йоните в разтвора не са свободни и хидратирани. Тогава ефективен обхват на движещата йон в електрическото поле се определя главно от степента на хидратация, т.е. броя свързани с йон водните молекули.
Съобщение йон с молекули на разтворителя йон-дипол, а от напрегнатостта на полето на повърхността на литиев йон е много по-голяма, отколкото на повърхността на калиев йон, степента на хидратация на литиево-йонни голяма степен на хидратация на калиев йон. Съгласно формула Stokes ", многократно заредени йони трябва да имат по-голяма мобилност от единично изисква. Въпреки това, скоростта на заредените йони не се различават от скоростите на единично заредена, което е очевидно поради по-голямата степен на хидратация.
МОБИЛНОСТ хидрониев и хидроксилни йони.
Аномално високата мобилност на хидрониев и хидроксилни йони е отбелязано за дълго време. Преди това ние счита, че има водородни йони, голяма скорост на движение, която се обяснява изключително малък радиус на йони в разтвор. Ние открихме, че в разтвор не е водород йони Н +. и хидрониев йони H3 О +. Тези йони, както и хидроксилни йони, хидратирани и ефективното радиусите на същия ред като радиусът на другите йони. Ето защо, ако механизмът за прехвърляне на енергия от тези йони е обикновен, тяхната мобилност няма да се различават съществено от мобилността на други йони. Всъщност това е наблюдавано в повечето неводни разтвори. Необичайно висока мобилност H3 О + и OH - е показан само в разтвори във вода, алкохоли, и протозои, което е очевидно поради факта, че те са йони на разтворител - вода.
Известно е, че дисоциация на водата се извършва в съответствие със схемата
и се редуцира до протон преминаване от една водна молекула на друг. Получените непрекъснато хидрониев йони се обменят от протони с околните водните молекули, с настъпва обмен протон произволно. Въпреки това, когато се създава потенциална разлика се появява с изключение на случайни движение и посока. на протоните започва да се движи към катода и следователно носи електричество.
Така ток не се предава основно хидрониев йони и протони скача от една водна молекула на друг ориентирани.
Поради движение описано протон проводимостта на разтвора се повишава, тъй като протони имат много малък радиус, и не покрива цялата повърхност на катода, и разстоянието между водните молекули. Този тип проводимост може да се нарече реле или верига.
По същия начин, може да се обясни с висока мобилност на хидроксилни йони, но в този случай прехода не възниква от протони хидрониев йони водните молекули и водни молекули на хидроксилни йони, което води до видима изместване на хидроксилни йони към анода. хидроксилни йони наистина показват в анодното отделение, но това се дължи до голяма степен не на тяхното движение, и скокообразно изменение на протони към катода.
Разбира се, йоните H3 О + и OH -. като такъв, също се движи за създаване на потенциална разлика между електродите и се прехвърля в електроенергия, но техния принос за проводимост е приблизително същата като приноса на другите йони. Най проводимост на киселини и основи се обяснява с механизъм верига на електропроводимостта с протони.
Свързани статии