Разтворите за мобилност на проводимостта и йонни

Експериментът, ние измерихме зависимостта на електрическата проводимост на разтвора (реципрочно на устойчивост) на концентрацията на електролита. Вземете, например, натриев хлорид, и добавянето на малки порции към определено количество вода, всеки път ще определи проводимост (κ) - реципрочната стойност на съпротивление 1 cm 3 разтвор. Първоначално, с нарастващи концентрации на проводимост се увеличава. Колкото по-висока концентрация на натриев хлорид в разтвора, толкова по-висока концентрация на йони и йони повече, по-заряд може да се транспортира през разтвора. Но много скоро започва да предизвика добавянето на сол вече е значително увеличение на проводимост, както преди. След това, проводимост започва да намалява, въпреки че концентрацията на сол продължава да расте.

Фактът, че зависимостта на проводимостта от концентрацията на максимално класическата теория за електролитна дисоциация, Арениус теория да обясни на пръв поглед много убедителен. В разредени разтвори на електролити са напълно отделени и с увеличаване на концентрацията степен на дисоциация на електролитни намалява и, следователно, намалява броя на частици, които участват в предаването на ток. Това, казват те, защо електропроводимостта първите се увеличава, а след това намалява. Но се оказа, че в случая на натриев хлорид, и други силни електролити, няма разтвор в недисоциираните молекули - цялата електролита, независимо от концентрацията, напълно дисоциират на йони. Този особен поведение на проводимостта се дължи на факта, че йони в разтвор станат плътно, те започват да пречат един на друг.

От десетилетия теорията на разтвори счита, че молекулите на разтвореното вещество в разтвор държат като молекули в газа, т.е. да се движат свободно, почти никакъв ефект върху един от друг. И това удобно представяне рухнала под "тегло" на кривата с "гърбица".

Не може да бъде разтвора йони не пречат помежду си, тъй като противоположно натоварени йони са привлечени един до друг, и като заредена - отблъскват. Ето защо йони в разтвор "подредени", така че да се намесва възможно най-малко един на друг. В случай на йони на натриев хлорид в режим на разтвор прилича на кристала на самата сол. Такава решетка е изградена в разтвор наведнъж. Когато концентрацията на солта в разтвора е малък, йони на достатъчно голямо разстояние един от друг и, разбира се, взаимодействат слабо. С увеличаване на концентрацията на по-ясно започва да се появява ясно и структура разтвор, всички по-изразени йони йонно взаимодействие и губи много от своята свобода. Когато разтворът се понижава електроди към които се прилага потенциална разлика, катиони естествено бързат към катода, докато аниони - към анода. По-правилно, обаче, да кажем, че тези йони се имат намерение само да се стреми към "своите" електроди. По-високата концентрация на електролита, по-силната йон обвивката на обратен знак, лигавицата около всеки йон в разтвор. И по-трудно йони се движат към "своите" електрод. Това е основната причина за падането на електропроводимостта с значително увеличение на концентрацията.

Химик задоволително справят с обяснение на електропроводимостта на законите на само много разредени разтвори, можем да кажем, дори много разредена - онези, при въздействието на брояч обвивка е незначително. Ето защо дори и в първите дни на електролитна дисоциация теория е въведена една идея на електрическата проводимост на електролитния разтвор с концентрация в разтвора е равна на нула. Въпреки това, не е за проводимостта, но от друга модификация на свойствата, които във физическия химията на разтвори са едва вероятно не повече от проводимостта; е моларно проводимост. Моларен проводимост - е електрическата проводимост на електролитен разтвор планарна слой с дебелина 1 см, съдържащ 1 мол разтворено вещество. (Тази стойност се означава с гръцката буква ДълЖината). Познаването на проводимостта, е възможно да се изчисли моларен проводимост на проста формула:

където С - концентрация на разтвора в мол / л; κ - проводимост ома -1 cm -1.

В случай на разредените разтвори връзка между моларна концентрация и проводимост абсолютно дефинирано: концентрацията на разтвора е по-малко, толкова по неговата проводимост. Няма по-правописна грешка - тя е по-висока. Графиката на зависимостта на λ С разтвор.

Както може да се види, с намаляване на концентрацията на електролита моларни увеличава проводимостта, и освен това много бързо. Въпреки това, физическото химик, които не предпочитат да се справят с цилиндрична връзка, и с право, не изразяват концентрациите на първия, а в "половин" ниво, т.е. просто казано, се нанася по хоризонталната ос е C и C 1/2. В този случай кривата, както може да се види от следващата диаграма, всъщност се трансформира в права линия, която лесно може да бъде удължен до пресичането с оста у, т.е. на концентрация на нула. Проводимост стойност по този начин се получава, се нарича "проводимост при безкрайно разреждане" (означен с λ0).

Оказва се, че най-доброто решение провежда ток, когато няма електролит. Въпреки парадоксално това заключение, че не трябва да се пита, йонно взаимодействие е по-слаба, отколкото в разтвор, толкова по-свободно движещи йони, толкова по-висока електрическа проводимост. Затова λ0 не само абсурдно, но, напротив, абсолютно определена стойност - това показва какво би (искахте!) Проводимост на разтвора, ако е (ако!) Йонно взаимодействие отсъства в разтвора.

Стойностите на λ0. назначен отделните йони, наричани също йон мобилност. Произходът на термина очевидни - по-висока молекулна проводимост, йона се движи бързо.

Така че, ние се предскаже как ще се промени мобилност йон в серията Li + - Na + - K + - Rb +. Някои от тези катиони не са избрани случайно. Всички тези елементи са роднини са включени в една и съща група от периодичната система на елементите DI Менделеев, група (или по-скоро в подгрупата) алкални метали. От тях, Li + йон е най-малкото следната размера Na +. допълнително K +, а най-големият от тях - Rb +. На пръв поглед, относително голям рубидиев йонен ще прокара през водните молекули е много по-бавно от малък и очевидно пъргави литиев йон. Остава да бъде потвърдена от нашите очевидни прогнози, вижте таблицата, в която на намалената стойност на мобилността на йони, а се оказва, бяхме погрешно. Подвижност на литиев катион (в произволни единици) равна на 38,6; ; 50.1 - натриев катион калиев катион - 73,5; рубидий - 77,8. Модела, напълно обратното на това е ясно, на пръв поглед получава достатъчно очевидно обяснение, ако се припомни, че в разтвор йоните са заобиколени от молекули на разтворител. Обвинението на тези катиони е същата. Напрежението същата област, които създават тези катиони варира доста съществено - по-малък от размера на зарежда тялото, толкова по-висока напрегнатост на полето, което той създава. Ето защо най-малката от катиона, литиева катиони, в действителност, е най-голямата, защото той е заобиколен от голям брой слоеве от водни молекули. Количеството на водните молекули около натриев катион е по-малък и съответно по-малък радиус. Дори по-тънка обвивка воден разтвор на калиев катион, обаче радиус е по-малко от предишните две. И дори най-малкия радиус на водни разтвори на най-впечатляващите на катиони - рубидий.

Катионо за таблицата с водород показва, че мобилността е не само висока, но може да се каже, рекордно високи - 350! В 9 пъти по-висока от тази на литиев 7 пъти по-висока от тази на натрий. Тази мобилност е причинена от съвсем друг начин за придвижване. Както е известно, йони Н + във вода, но H3 О + (йони H3 О +, на свой ред, могат да бъдат комбинирани с водни молекули за образуване H5 O2 +. H7 3 +. Н9 O4 +). Той не се движи йон H3 О +. и протона, скачане от една водна молекула на друг, носейки със сода положителен заряд.

Също така "смесват" и йон ОН -.