Ion mobilitás - studopediya
Társítása az elektrolit vezetőképessége a sebesség a ionok elektromos mező. Kiszámításához az elektromos vezetőképesség kell számolni az ionok száma áthaladó keresztmetszete elektrolitikus tartály egységnyi idő. Mivel a villamos energia által szállított ionok különböző karakter, ellenkezõ irányba mozog, a teljes jelenlegi összes villamos összegek vándoroltak kationok (I +) és anionok (I-):
u ¢ - kationok sebessége (cm / s);
v ¢ - anionok mozgási sebességét (cm / s);
c ¢ - ekvivalens koncentráció (g-ekvivalens / cm3);
q - keresztmetszete a hengeres tartály (cm 2);
l - elektródák közötti távolság (cm);
E - a potenciális különbség az elektródák közötti (B).
Mi számolja meg a kationok az elektrolit áthaladó keresztmetszete 1 másodperc. Ezalatt az idő alatt a szakasz lesz minden kation a parttól legfeljebb ¢ u cm-re a kijelölt szakasz, azaz a minden kation mennyiségének u ¢ q:
mert mindegyik g-ekvivalens hordoz ionok szerinti Faraday-törvény F = 96.485, hogy a villamos energia, akkor a jelenlegi (az A):
Hasonlóképpen, az anionok:
Egy teljes áram intenzitása (s = c + c = ¢):
Velocity ion mozgás és u ¢ v ¢ természetétől függ az ionok, az elektromos mező E / l. koncentrációja T, közepes viszkozitású, stb Tegyük fel, hogy minden tényezőt állandó, kivéve az elektromos mező; abból lehet kiindulni, hogy a sebesség az ionok arányos az alkalmazott erőt, azaz a mező:
u ¢ = u, v ¢ v =
u, v - sebesség az ionok standard körülmények között, azaz a egy térerősség 1 V / cm; ezeket nevezik abszolút és ionmobilitás mért cm 2 / (s × B).
I = (u + v) C ¢ QFE / l
Ohm törvénye I = E / R = E × K = E × k
Ennélfogva, k = (u + v) C ¢ QF / S = (u + v) C ¢ F (mert q ° S)
L =; c ¢ = a / 1000; L = k / a ¢ = (u + v) F
u × F és V × F - a sebessége az ionok, kifejezett elektrosztatikus egységek; nevezik őket ion mobilitás:
Végtelen hígítás (. J ® ¥ egy ® 1. + C = C = C):
- mind az erős és gyenge elektrolitok. Az értékek az L + L, és körülbelül - vannak mozgásának csökkentésére ionok. Ezek egyenértékű a villamos vezetőképesség a kation és anion végtelen hígítás és mérjük ugyanabban az egységben, mint az L és L ¥. azaz cm 2 / (ohm × g-ekvivalens). A fenti egyenlet egy kifejezés a törvény Kohlrausch. egyenértékű vezetőképessége végtelen hígítás limit összegével egyenlő a mobilitás az ionok.
így az összes elektrolit felírható:
és l + l- koncentrációjától függ (hígítás), különösen az erős elektrolitok; l A + l, és körülbelül - - táblázatos értékek. Minden ezek az értékek vonatkoznak 1 gramm ekvivalens ionok.
A mobilitás egy lényeges jellemzője az ionok. tükrözik sajátos részvételét az elektromos vezetőképessége az elektrolit. A vizes oldatok, az összes ionok kivéve H 3 O + és OH - ionok. rendelkeznek mozgékonysága ugyanabban a sorrendben; abszolút mobilitás (u és v) egyenlő néhány cm óránként.
Az egyenértékű vezetőképessége sóoldatok kifejezett mennyiségben a sorrendben a 100-130 cm 2 / (g-ekvivalens × ohm). Mivel az extrém mobilitása hidrónium-ion az értékek l ¥ savak 3-4-szer nagyobb, mint a sói; alkálifém foglalnak egy közbenső helyzetben.
ion mozgás lehet hasonlítani a makroszkopikus mozgás a labda egy viszkózus közegben, és a jelen esetben alkalmazandó Stokes képlet:
ahol e - a töltés egy elektron; z - számos elemi díjak ion; R - a hatásos sugarát az ion; h - viszkozitási együtthatót; E / l - térerősség.
A hajtóerő - E / L térerősség kiszámításakor az abszolút fogadja mobilitás egyenlő egységét. Következésképpen, a sebessége ion mozgás fordítottan arányos a sugár. Tekintsük a száma Li +. Na +. K +. Mivel a megadott számú igaz sugarak ionok növekszik, a mobilitás csökkenteni kell ugyanabban a sorrendben. A valóságban azonban ez nem az. Mobilitás növekszik Li + K + csaknem megduplázódott. Ebből arra lehet következtetni, hogy az oldatban, és a ionrácsos ionok különböző sugárral. Tehát az alsó a valódi (kristály-) ion sugara, annál nagyobb a hatásos sugár az elektrolitban. Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy az ionok az oldatban nem szabad, és hidratált. Ezután a hatásos tartomány a mozgó ion az elektromos mező fogja meghatározni főként a hidratáció foka, vagyis a társított ion vízmolekulák.
Kommunikáció ion oldószer-molekulákkal ion-dipólus, és mivel a térerő a felszínen a lítium-ion sokkal nagyobb, mint a felszínen a kálium-ion, a hidratálási fokát a lítium-ion nagyobb fokú hidratálást a kálium-ion. Szerint a Stokes képlet, többszörösen töltött ionok mobilitása nagyobb egyszeres töltésű. Azonban a sebesség töltésű ionok nem különböznek a sebesség egyszeres töltésű, ami nyilvánvalóan köszönhető, hogy a nagyobb fokú hidratálás.