Глава 14. Электрическая проводимость растворов

§ 14.1. Движение ионов в электрическом поле. Удельная электрическая и молярная (эквивалентная) проводимость растворов электролитов. Закон Кольрауша

Чтобы вещество могло проводить электрический ток, в нем должны присутствовать свободные заряженные частицы, способные направленно перемещаться под действием электрической силы. В зависимости от их типа различают проводники первого рода и проводники второго рода. В проводниках первого рода носителями тока выступают электроны. Примером таких проводников являются металлы. К проводникам второго рода относят вещества, проводящие электрический ток с помощью ионов. Растворы электролитов содержат ионы, следовательно, они относятся к проводникам второго рода.

В растворе сольватированные ионы находятся в беспорядочном тепловом движении. При приложении к раствору электрического поля возникает электрическая сила, заставляющая ионы двигаться направленно (мигрировать) и ускоренно. Одновременно с увеличением скорости возрастает сопротивление среды, и через малый промежуток времени скорость движения ионов становится постоянной. Величина скорости зависит от природы иона, среды, в которой он движется, и от электрической силы, поэтому сравнение скоростей движения различных ионов производят при одинаковой напряженности электрического поля, равной единице. Напомним, что напряженностью электрического поля ε называется сила, которая действует на единичный положительный пробный заряд.

Скорость движения v заряженной частицы в единичном электрическом поле е (1 В/м или 1 В/см) называется электрической подвижностью и.

Подвижность ионов зависит от природы и размера иона, от температуры раствора, от вязкости и диэлектрической проницаемости растворителя. Обычно подвижность возрастает с температурой, с уменьшением вязкости и с увеличением размеров ионов. Последнее обусловлено тем, что ионы малого размера склонны к сильной сольватации.