Asociați conductivitatea electrolitului la viteza ionilor sale într-un câmp electric. Pentru a calcula conductivitatea electrică trebuie să contoriza numărul de ioni care trec prin secțiunea transversală a vasului electrolitic pe unitatea de timp. Deoarece electricitatea este purtat de ioni de caractere diferite, se deplasează în direcții opuse, suma totală curentă a sumelor de electricitate au migrat cationi (I +) și anioni (I-):
u ¢ - viteza cationi (cm / s);
v ¢ - viteza de deplasare anioni (cm / s);
c ¢ - concentrație echivalentă (g-eq / cm3);
q - secțiune transversală a vasului cilindric (cm2);
l - distanța dintre electrozi (cm);
E - diferența de potențial dintre electrozii (B).
Noi contoriza numărul de cationi ale electrolitului care trece prin secțiunea transversală a 1 secundă. În acest timp, prin secțiunea va fi toate cationii sunt la o distanță de cel mult ¢ u cm de la secțiunea selectată, de exemplu, toți cationii în sumă de u q ¢:
pentru că fiecare g-eq transportă ioni în conformitate cu legea lui Faraday F = 96485 la electricitate, atunci curentul (în A):
În mod similar, pentru anioni:
Pentru intensitatea curentului total (s = c + c = ¢):
Viteză de mișcare ion și u ¢ v ¢ depinde de natura ionilor, câmpul electric E / l. concentrația de T, vâscozitate medie, etc. Să presupunem că toți factorii constanți, cu excepția câmpului electric; se poate presupune că viteza ionilor este proporțională cu forța aplicată, și anume, câmp:
u ¢ = u, v ¢ = v
u, v - viteza de ionilor în condiții standard, adică, la o intensitate a câmpului de 1 V / cm; ele sunt denumite mobilitățile absolute și ioni măsurate în cm 2 / (s x B).
I = (u + v) c ¢ QNF / l
Prin Legea lui Ohm I = E / R = E × K = E × K
Prin urmare, k = (u + v) c ¢ qF / S = (u + v) c ¢ F (deoarece q oS)
l =; c ¢ = a / 1000; l = k / a ¢ = (u + v) F
u × F și v × F - este viteza ionilor, exprimată în unități electrostatice; ele sunt numite mobilitate ionică:
La diluție infinită (. J ® ¥ a ® 1. + c = c = c):
- atât de electroliți puternici și slabi. Valorile l + l și despre - limitează mobilitatea ionilor. Ele sunt echivalente cu conductivitatea electrică a cation și anion la diluție infinită și sunt măsurate în aceleași unități ca și l l ¥. și anume în cm 2 / (ohmi x g-eq). Ecuația de mai sus este o expresie a legii Kohlrausch. Conductivitatea echivalentă la limita de diluție infinit egal cu suma mobilitățile ionilor.
astfel pentru toate electroliți pot fi scrise:
și l + l- depind de concentrația (diluție), în special pentru electroliți puternici; l a + l și despre - - valorile tabelare. Toate aceste valori se referă la 1 echivalenți gram de ioni.
Mobilitatea este o caracteristică esențială a ionilor. reflectând implicarea lor specifică în conductivitatea electrică a electrolitului. În soluții apoase, toți ionii cu excepția H 3 O + și OH - ioni. posedă mobilitati de același ordin; mobilitatea lor absolută (u și v) egală cu câțiva cm pe oră.
Conductivitatea echivalentă a soluțiilor de sare exprimate în cantități de ordinul de 100 - 130cm 2 / (g echivalent x ohmi). Datorită mobilității extreme a ionului hidroniu pentru valorile l ¥ acizii de 3-4 ori mai mare decât pentru sărurile acestora; alcalii ocupă o poziție intermediară.
mișcare ion poate fi comparată cu o mișcare macroscopică a balonului într-un mediu vâscos și să se aplice în acest caz Stokes formula:
în cazul în care e - sarcina unui electron; z - numărul de sarcini elementare de ioni; r - raza efectivă a ionului; h - coeficient de vâscozitate; E / l - intensitatea câmpului.
O forță motrice - E / l intensitate a câmpului la calculul absolut accepta mobilităților egal cu unitatea. În consecință, viteza mișcării de ioni este invers proporțională cu raza lor. Luați în considerare numărul de Li +. Na +. K +. Deoarece numărul specificat de adevărate raze de ioni crește, mobilitatea trebuie redusă în aceeași secvență. Cu toate acestea, în realitate, nu este. creșteri de mobilitate de la Li + K + aproape sa dublat. Din aceasta putem concluziona că în soluție și ionii cu zăbrele ionice au diferite raze. Astfel, cea mai mică adevărată (cristalizare) raza de ioni, cu atât mai mare raza efectivă în electrolit. Acest fenomen poate fi explicat prin faptul că ionii din soluția nu sunt libere, și hidratat. Apoi, intervalul efectiv al ionului se deplasează în câmpul electric va fi determinată în principal de gradul de hidratare, adică numărul asociat cu moleculele de apă de ioni.
ion Comunicarea cu molecule de solvent ion-dipol, și deoarece intensitatea câmpului pe suprafața ionului de litiu este mult mai mare decât pe suprafața ionului de potasiu, gradul de hidratare al litiu ion mai mare grad de hidratare a ionului de potasiu. Conform formulei lui Stokes, înmulțiți perceput ionii ar trebui să aibă o mobilitate mai mare decât cea percepută individual. Cu toate acestea, viteza de ioni cu sarcină nu diferă de vitezele de sarcina unu, care este, evident, din cauza mai mare gradul de hidratare.