Электропроводность раствора прямо пропорциональна концентрации и подвижности ионов в растворе.
Единицей измерения электропроводности является Ом-1 или См (Сименс).
Электрической проводимостью называют способность вещества проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля.
Электрическая проводимость растворов
Кондуктометрия.
Способность проводить электрический ток является одним из важнейших физико- химических свойств водных растворов электролитов. Электропроводность растворов зависит от концентрации и природы присутствующих заряженных частиц (простых и сложных ионов, коллоидных частиц). Поэтому измерение электропроводности может быть использовано для количественного определения химического состава растворов
Кондуктометрический метод анализа – это метод, основанный на измерении электропроводности (электрической проводимости) растворов.
Перенос электричества в проводниках первого рода – металлах – осуществляется движением электронов по проводнику в направлении от отрицательного полюса источника тока к положительному. В проводниках второго рода – растворах электролитов
– перенос электричества осуществляется движением ионов. Анионы движутся к аноду, катионы – к катоду. Если к двум платиновым электродам, помещенным в раствор электролита, приложить разность потенциалов от внешнего источника тока, то через раствор потечет ток. Сила протекающего через электролит тока определяется как приложенным напряжением Е, так и сопротивлением R раствора, заключенного между электродами. Это отношение математически выражается законом Ома: I = E/R
Электропроводность (электрическая проводимость) раствора – это величина, обратная его сопротивлению. Если сопротивление раствора R, то его электропроводность W будет равна:
W = I/R
Электропроводность растворов зависит:
От числа ионов в единице объема раствора, т.е. от концентрации С
От подвижности lэтих ионов, т.е. от легкости, с которой они движутся в электрическом поле
От расстояния между электродами L(обратно пропорциональная зависимость)
От площади электродов S
Математически эта зависимость выражается формулой:
W = kSCl/L
Для конкретной пары электродов при неизменном расстоянии между ними Lи S
постоянны. После объединения всех постоянных величин в одну константу kполучим:
W = kCl
Если в растворе одновременно присутствуют несколько ионов, то его электропроводность будет величиной аддитивной (суммарной) и пропорциональной сумме произведений концентраций отдельных ионов (катионов и анионов) на их подвижность:
W = k(C1l1 + C2l2 + ……Cnln)
Иногда приходится сравнивать значения электропроводности, полученные с различными парами электродов. В этом случае пользуются удельной электропроводностью (удельной электрической проводимостью) æ.
Удельная электрическая проводимость равна электрической проводимости раствора, находящегося между параллельными электродами площадью 1 м2 при расстоянии между ними 1 м, или, другими словами – это электрическая проводимость столба раствора длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м2.
æ = WR / S
Единицей измерения удельной электропроводности растворов является См/м.
Удельная электропроводность раствора, так же как и электропроводность, зависит от концентрации раствора, природы электролита и температуры: электропроводность увеличивается приблизительно на 2% при повышении температуры на 1 С. Поэтому при точных измерениях сосуды для измерения электропроводности следует помещать в термостат с постоянной температурой.
В разбавленных растворах æс увеличением концентрации растет, при некоторой достаточно высокой концентрации достигает максимума и затем уменьшается.
Возрастание æс ростом концентрации в растворах умеренно высоких концентраций
происходит вследствие увеличения числа ионов.
В концентрированных растворах возрастают силы межионного взаимодействия, вследствие чего происходит образование межионных ассоциатов или ионных пар, увеличивается вязкость раствора. Как суммарный результат действия этих факторов на кривой электрической проводимости возникает максимум.
| |