Удельная электрическая проводимость

Иногда приходится сравнивать значения проводимости, полученные различными парами электродов. В этом случае пользуются удельной проводимостью x (табл. 2.2.1), которая представляет собой электрическую проводимость раствора, расположенного между плоскими электродами площадью каждый в 1см², находящиеся друг от друга на расстоянии 1 см. Удельная проводимость раствора равна единице, если его общее сопротивление равно 1 Ом. Существует зависимость между проводимостью и удельной проводимостью:

(2.2.6)

Удельная проводимость имеет размерность См/м. Отношение L/S, коорое характеризует сосуд для измерения проводимости, называется постоянной электролитической ячейки и обозначается α. Постоянная электролитической ячейки зависит от геометрических размеров сосуда и определяется экспериментально путем измерения электрической проводимости контрольного раствора, для которого значение удельной проводимости известно.

Для этой цели используют 0,001 М раствор хлорида калия, значения удельной проводимости для которого следующие:

при Т = 18˚С x = 0,000127 См/м

при Т = 25˚С x = 0,0001474 См/м

Удельная электрическая проводимость зависит от концентрации ионов, их зарядов и скорости их движения в растворе.

Таблица 2. 2.1. Удельная электрическая проводимость x водных растворов

Растворенное вещество	х, См/м, при температуре, ˚С
	5˚	10˚	15˚	20˚	25˚
NaCl(насыщ.*) KCl(1M**) KCl(0,1M) KCl(0,01M)	0,1555 0,07414 0,00822 0.00090	0,1779 0,08319 0,009333 0,00102	0,2014 0,09252 0,01048 0,00115	0,2260 0,10207 0,01167 0,00128	0,2513 0,11180 0,01288 0,00141

* Насыщенный при всех указанных температурах.

** 74,59 г/л при 18˚С.

Количество электричества, которое переносится ионами через сечение 1 см² за время t:

(2.2.7)

где С_к , С_а – молярные концентрации катионов и анионов; z₊ , z_- - заряды ионов; ; v₊ , v_- - скорости движений катионов и анионов при градиенте потенциала E/L.

Количество электричества Q, прошедшее через раствор, равно сумме Q_к + Q_а. Скорость движения ионов пропорциональна градиенту потенциала

Количество электричества, прошедшего через раствор,

(2.2.8.)

Удельная электрическая проводимость - величина, обратная удельному сопротивлению

(2.2.9)

Так как

(2.2.10)

(2.2.11)

Но R = E/I и Q = I t, значит, при S = 1 см² из (2.2.11)

(2.2.12)

Учитывая (2.2.8) и (2.2.12),

(2.2.13)

При замене абсолютных скоростей ионов на их подвижности [(2.2.2) и (2.2.3)] уравнение (2.2.13) принимает вид

(2.2.14)

Так как эквивалентные концентрации катионов и анионов в растворе равны, то

(2.2.15)

Удельная электрическая проводимость зависит от концентрации электролита. С увеличением концентрации удельная проводимость увеличивается. При больших концентрациях (> 3-5 М) удельная электрическая проводимость уменьшается. В случае слабых электролитов это связано с уменьшением степени диссоциации, а в случае сильных электролитов обусловлено увеличением взаимного притяжения ионов.

Удельная электрическая проводимость раствора зависит от температуры: проводимость увеличивается примерно на 2% при повышении температуры на 10˚С. При точных измерениях сосуды для измерения проводимости помещают в термостат с постоянной температурой.