 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Подвижность и числа переноса ионов
Ионы, существующие в электролите, испытывают различные воздействия со стороны окружающих их частиц и совершают постоянные перемещения, имеющие в отсутствии электрического поля хаотический характер.
Наложение внешнего электрического поля приводит к появлению действующих на ионы электростатических сил (
), имеющих определенное направление. В результате возникает преимущественное перемещение (миграция) положительных ионов к отрицательному электроду, а отрицательных - к положительному. Этот процесс - процесс переноса электрического заряда, свидетельство наличия электрического тока. Его величина определяется:
- зарядами ионов;
- размером ионов;
- характером взаимодействия ионов с соседними частицами и т. д.
Кроме того, сила тока зависит от приложенной разности потенциалов (напряжения), размеров электродов и т. д.
Средняя скорость миграции (
) данного типа ионов, отнесенная к напряженности действующего электрического поля (Е), называется абсолютной скоростью движения ионов (
и 
):
. (8.20)
.
Абсолютные скорости движения ионов (
), умноженные на число Фарадея, представляют собой величины, называемые подвижностями ионов:
и 
, (8.21)
где 
, 
- подвижности ионов, Ом-1 
м2 моль-экв-1.
Эквивалентная электропроводность электролита при бесконечном разбавлении складывается из электропроводности, обусловленной движением катионов (
) и электропроводности, обусловленной движением анионов (
):
. (8.22)
Полученное соотношение - закон независимости движения ионов, установленный Кольраушем. В соответствии с этим законом при бесконечном разбавлении раствора ионы движутся независимо друг от друга, а электрическая проводимость такого раствора складывается из проводимостей, обусловленных движением ионов разного знака.
Для слабых электролитов можно считать, что 
отличается от 
вследствие неполной диссоциации электролита. Величина 
слабого электролита определяется из соотношения 
, причем 
и 
.
Для сильного электролита:
, (8.23)
где 
- коэффициент электрической проводимости, отличающийся от единицы.
Зная абсолютные скорости движения ионов ( и ), можно рассчитать их относительные скорости движения:
, (8.24)
по аналогии
, (8.25)
где 
, 
- числа переноса ионов в растворе электролита.
Очевидно, что числа переноса ионов характеризуют доли электричества, переносимые ионами одного знака:
. (8.26)
Движение ионов в растворе подобно движению шарика в вязкой среде под действием равнодействующей приложенных сил. В соответствии с законом Стокса, скорость движения (v) такого шарика обратно пропорциональна вязкости Среды (
):
, (8.27)
где r - радиус шарика;
и 
- плотности вещества шарика и среды;
g = 9,81 м/с2.
С увеличением температуры вязкость среды падает и поэтому подвижности ионов увеличиваются. Это объясняет резкое увеличение электрической проводимости проводников второго рода с повышением температуры. Значительно меньшую роль при этом играет увеличение степени электролитической диссоциации.
Поиск по сайту: