Эквивалентная электропроводность

Эквивалентной электрической проводимостью λ_Vназывается электрическая проводимость объёма раствора, содержащего 1 кмоль растворённого вещества и помещённого между электродами, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

Из этого следует, что эквивалентная электропроводность равна произведению удельной электрической проводимости на число кубических метров раствора V, в которых содержится 1 кмоль электролита:

(5.3)

Концентрация вещества С связана с объёмом раствора V соотношением

(5.4)

Величина называется разведением или разбавлением раствора и показывает объём раствора (в м³) данной концентрации, в котором содержится 1 кмоль растворённого вещества.

С учётом концентрации уравнение для эквивалентной электрической проводимости запишется в виде

(5.5)

Эквивалентную электрическую проводимость выражают в См · м².

Эквивалентная электропроводимость растворов слабых электролитов повышается при их разбавлении благодаря тому, что количество электролита между электродами остаётся постоянным, а число ионов, образующихся при разбавлении, увеличивается, причём все ионы остаются между электродами, участвуя в переносе электричества. Следовательно, возрастание эквивалентной электрической проводимости раствора данного электролита при разбавлении определяется степенью электролитической диссоциации и вместе с ней по мере разбавления стремится к пределу, после чего остаётся постоянной. Это предельное значение электропроводности называется электропроводностью при бесконечном разбавлении и обозначается λ_∞. Электропроводность при бесконечном разбавлении равна сумме подвижностей катиона и аниона:

(5.6)

где λ₊ и λ_- – проводимости катиона и аниона, которые получили название подвижностей катиона и аниона.

Определив эквивалентную электрическую проводимость раствора и значение подвижности ионов, можно вычислить степень диссоциации по формуле:

(5.7)

Таким образом, степень электролитической диссоциации слабого электролита при данном разбавлении равна отношению эквивалентной электрической проводимости при этом разбавлении к эквивалентной проводимости при бесконечном разбавлении.

Эквивалентная электропроводность λ_V легко может быть определена экспериментальным путём, а λ_∞ можно рассчитать по таблицам. Зная , с помощью закона разведения Оствальда рассчитывают и константу диссоциации:

(5.8)

Таким образом, константу диссоциации раствора электролита с общей концентрацией С вычисляют из результатов измерения электропроводности раствора. Уравнение (5.8) является справедливым только для разбавленных растворов, когда силами межионного взаимодействия можно пренебречь.

Измерение электропроводности растворов электролитов

Измерение электропроводности раствора электролита называется кондуктометрией (от англ. «to conduct» – проводить). Для подобных измерений созданы специальные приборы – кондуктометры. Так как электропроводность – величина, обратная сопротивлению электрическому току, то для её измерения сравнивают сопротивление данного раствора электрическому току с каким-либо известным сопротивлением. Для этого применяют так называемый мост Уитстона (рис. 5.1.), в основе которого схема из четырёх сопротивлений Исследуемый раствор помещают в кондуктометрическую ячейку, после чего этот раствор служит одним из сопротивлений схемы, а именно сопротивлением Rx.

Е щё одно сопротивление является переменным (R_упр). Изменяя его, добиваются того, чтобы разность потенциалов между точками А и Б обратилась в ноль.