Скорости движения ионов. Числа переноса
В растворе электролита сольватированные ионы находятся в беспорядочном тепловом движении. При наложении электрического поля возникает упорядоченное движение ионов к противоположно заряженным электродам.
Скоростью движения иона называется величина этого преимущественного передвижения в направлении одного из электродов, выраженная в м/с.
Для ионов i-го вида скорость движения в электрическом поле определяется силой, действующей на ион, которая равна произведению заряда иона на градиент потенциала поля, и фактором R, характеризующим сопротивление среды, зависящем от температуры, природы иона и растворителя:
, (1)
где е – элементарный электрический заряд; zi – количество элементарных электрических зарядов, которое несет один ион (зарядность иона); U – разность потенциалов между электродами; l –расстояние между электродами.
Для сопоставления скорости ионов относятся обычно к градиенту потенциала 1 В/м и называются в этом случае абсолютными скоростями или электрическими подвижностями ионов. Ее размерность м2/В∙с. Скорости эти в обычных условиях очень не велики и составляют лишь 0,0005-0,003 м2/В∙с (например, NO3—0,000740; CI—0?000616). Высокие значения скоростей имеют водородные и гидроксильные ионы (Н+-0,003620).
. (2)
|
|
Скорости движения ионов в данном растворе не одинаковы, поэтому интерес представляют величины, характеризующие долю электричества, переносимую ионами данного вида. Эти величины называются числами переноса и хар-ся как отношение количества электричества qi, перенесенного данным видом ионов, к общему количеству электричества q перенесенному всеми ионами, находящимися в растворе:
ti = qi/q. (3)
Для бинарного электролита КА, диссоциирующего на два вида ионов Кz+ и Az-, количество электричества, перенесенное катионами и анионами:
q+ = ez+c+u+ q- = ez-c-u-,
где ez+, ez- - заряд катиона (аниона); с+, с- - концентрация; u+, u- - электрические подвижности ионов.
Согласно (3) число переноса катионов
. (4)
Т.К. раствор электролита электронейтрален, то z+c+= z-c-, и ур-е (4) примет вид
t+ = u+/(u++u-).
Число переноса анионов
t- = u-/(u++u-).
Существует экспериментальный метод Гитторфа по определению чисел переноса. В этом случае электролиз ведется в сосуде с разделением анодного и катодного пространств. Измеряя изменение концентраций в катодном и анодном пространстве ∆К и ∆А до и после электролиза определяют числа переноса:
|
|
∆К = t+qF ;
∆А = t-qF,
где qF – количество катионов или анионов, разрядившихся при электродном процессе.
.
Лекция 2 Электрическая проводимость электролитов. Удельная электрическая проводимость. Молярная электрическая проводимость.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 4231; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!