Зависимость электропроводности от температуры

Повышение температуры на 1 К увеличивает удельную электропроводность примерно на 2 – 2,5 %. Это объясняется уменьшением вязкости раствора и уменьшением гидратации ионов, а для растворов слабых электролитов – увеличением степени диссоциации. Вязкость и электропроводность связаны между собой уравнением Вальдена

Количественную характеристику температурной зависимости электропроводности обычно выражают в виде эмпирического уравнения Аррениуса

где А – константа Аррениуса, Е – энергия активации электропроводности, лежащая в пределах от 8 до 32 кДж/моль

а также другими эмпирическими уравнениями

 или

где а – температурный коэффициент электрической проводимости (для сильных кислот 0,016, для сильных оснований – 0,019, для солей – 0,022).

Движение ионов в электрическом поле. Числа переноса ионов

Скорость движения иона в электролите под действием электрического поля определяется уравнением

,

где U – разность потенциалов, е – заряд электрона, z – заряд иона, l – расстояние между электродами, R – фактор, учитывающий сопротивление среды (зависит от температуры, природы иона, природы растворителя);  - градиент потенциала, в/м

Словами: скорость движения иона в электрическом поле определяется силой, действующей на ион, которая равна произведению заряда иона на градиент потенциала поля, и фактором R.

Скорость движения иона при единичном градиента потенциала (1 В/м) называется абсолютной скоростью или электрической подвижностью ионов u, м²/Вс

В водном растворе ионы растворенного электролита находятся в гидратированном состоянии. Размер гидратированного иона зависит как от собственно размера иона, так и от размера гидратной оболочки, т.е. от степени гидратации. При наложении на раствор электрического поля ион будет передвигаться вместе со своей гидратной оболочкой. Для оценки подвижности гидратированного иона используют уравнение Стокса

,

где F – сила, действующая на ион, η – коэффициент вязкости среды, r_i – эффективный радиус частицы.

Ионы с высокой степенью гидратации обладают меньшей электрической подвижностью, чем слабо гидратированные ионы

Каждый вид ионов переносит определенное количество электричества, которое зависит от заряда иона, концентрации ионов, скорости их движения в электрическом поле.

Для оценки доли участия данного вида ионов в переносе электричества было введено понятие о числе переноса (Гитторф).

Число переноса ионов – отношение количества электричества, перенесенного данным видом ионов к общему количеству электричества, перенесенному всеми ионами, находящимися в растворе:

Сумма чисел переноса всех видов ионов в растворе равна единице.

Число переноса для катиона:

Число переноса для аниона: