Эквивалентная электропроводность

Удельная электропроводность зависит от многих факторов. Это не позволяет получать сопоставимые и воспроизводимые результаты. Поэтому лучше пользоваться эквивалентной электропроводностью, отнесенной к 1кг-экв вещества. Найдем связь между удельной (χ) и эквивалентной электропроводностью(λ). Представим себе высокий призматический сосуд с квадратным основанием площадью 1м², две стенки которого представляют собой пла-

тиновые (Рt) электроды, а две стенки - стеклянные. Наль-

ем в сосуд электролит на высоту 1м, при этом общая элек-

тропроводность будет равна удельной. W = χ

Увеличивая объем раствора, получим: W = 2χ;

W = 3χ; ……….

и, наконец, W = V× χ,

где V-объем раствора, в котором содержится

В этом случае общая электропроводность равна

эквивалентной электропроводности: W = λ _v .

И тогда: λ _v = V× χ. (6)

Эквивалентной электропроводностью называется проводимость столба раствора, содержащего 1кг-экв электролита, заключенного между электродами, находящимися друг от друга на расстоянии в 1м.

Число м³ раствора, в котором содержится 1кг-экв растворенного вещества называется разведением раствора.

Размерность эквивалентной электропроводности (λ _v):

[См × м² кг-экв^-1], [Cм × м² × кг-экв^-1]

Разведение - величина обратная концентрации: ;

Учитывая это, можно записать:

В системе СИ: [Cм × м² × кг-экв^-1] . (7)

В системе СГС: [Cм × см² × г-экв^-1] . (8)

При разбавлении раствора эквивалентная электропроводность может только возрастать, т. к. при разбавлении увеличивается степень диссоциации, а при достижении α = 1, дальнейшее разбавление уже не может увеличить диссоциацию и эквивалентная электропроводность остается величиной постоянной, то есть она стремится к предельному значению (l_∞.). (См. рис.4).

Предельное значение эквивалентной электропроводности при степени диссоциации α = 1 называется эквивалентной электропроводностью при бесконечном разбавлении.

Отношение определяет долю продиссоциировавших молекул. Для сильных электролитов эта величина называется коэффициентом электрической проводимости и определяется по формуле: ,

а для слабых электролитов - степенью диссоциации и рассчитывается по формуле:

Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении (l_∞ ) рассчитается по закону Кольрауша: l_{∞ =} l_∞ ⁺ + l_∞ ^- (9)

Эквивалентная электропроводность ионов при бесконечном разбавлении является табличной величиной. Для раствора сильного электролита l_∞ находят по графику: . Ее находят

экстраполяцией графика при большом разведении (рис.4).

Благодаря электростатическому влиянию ионов друг на друга эффективная концентрация в растворе меньше расчетной и мерой отклонения является степень диссоциации или коэффициент электрической проводимости.

Диссоциация слабых электролитов – это обратимый процесс. При любой температуре в растворе слабого электролита находятся катионы, анионы и молекулы.

Рассмотрим диссоциацию слабого электролита на примере уксусной кислоты: CH₃COOH = CH₃COO^- + H⁺.

Определяем константу диссоциации по формуле:

.

Допустим, что в V мл раствора содержится а моль вещества уксусной кислоты (CH₃COOH), тогда исходная концентрация уксусной кислоты равна:

.

Обозначим через х - число молей CH₃COOH, распавшихся на ионы, тогда число ионов будет равно:

.

Число непродиссоциировавших молекул определится как:

,

отсюда константа равновесия равна: .

Обозначим «Х» через «a». ,

тогда: .

Учитывая, что

получаем уравнение, которое называется законом разведения Оствальда:

(10)