Въпрос 13) елементи от теорията на електролитните разтвори
Всеки проводник, през който протича ток, представлява за него определено съпротивление R, което според закона на Ом е право пропорционално на дължината на проводника l и обратно пропорционално на площта на напречното сечение S; коефициентът на пропорционалност е съпротивлението на материала ρ - съпротивлението на проводник с дължина 1 cm и напречно сечение 1 cm 2:
, Ом
Като количествена мярка за способността на електролитен разтвор да провежда електрически ток, електропроводимост κ (kappa) е реципрочното на специфичното съпротивление (т.е. реципрочното на съпротивлението на колоната с разтвор между електроди с площ 1 cm 2, разположени на разстояние 1 cm):
, Ом -1 см -1
Стойността на специфичната електропроводимост на електролита зависи от редица фактори: естеството на електролита, температурата, концентрацията на разтвора. Специфичната електропроводимост на електролитните разтвори (за разлика от електрическата проводимост на проводниците от първи вид) се увеличава с температурата, което се причинява от увеличаване на скоростта на движение на йони поради намаляване на вискозитета на разтвора и намаляване в разтварянето на йони. Зависимостта на специфичната електропроводимост от концентрацията на разтвора е показана на фиг. 3.9.
Фигура: 3.9 Зависимост на специфичната електропроводимост на електролитите от концентрацията (1 - H2SO4, 2 - KOH, 3 - CH3COOH)
Както се вижда от фигурата, с увеличаване на концентрацията, специфичната електрическа проводимост на разтворите първо се увеличава, достигайки определена максимална стойност и след това започва да намалява. Тази зависимост е много ясно изразена за силните електролити и много по-лоша за слабите. Наличието на максимум на кривите се обяснява с факта, че в разредените разтвори на силни електролити скоростта на движение на йоните зависи малко от концентрацията и κ първо нараства почти правопропорционално на броя на йони; с увеличаване на концентрацията взаимодействието на йони се увеличава, което намалява скоростта на тяхното движение. За слабите електролити наличието на максимум на кривата се дължи на факта, че степента на дисоциация намалява с увеличаване на концентрацията и когато се достигне определена концентрация, броят на йоните в разтвора започва да се увеличава по-бавно от концентрацията . За да се вземе предвид ефектът върху електропроводимостта на електролитните разтвори от тяхната концентрация и взаимодействие между йони, беше въведена концепцията за моларна електропроводимост на разтвор.
Моларна проводимост разтвор λ е реципрочното съпротивление на разтвор, съдържащ 1 mol разтворено вещество и поставен между електроди, разположени на разстояние 1 cm един от друг. Със специфичната електропроводимост κ и моларната концентрация на разтвора C, моларната електропроводимост е свързана чрез следната връзка:
, Ом -1 cm 2 mol -1 (III.34)
Моларната проводимост както на силните, така и на слабите електролити се увеличава с намаляване на концентрацията (т.е. увеличаване на разреждането на разтвора V = 1/C), достигайки определена гранична стойност λo, наречена моларна проводимост при безкрайно разреждане (фиг. 3.10 - 3.11).