Числа переносу іонів - студопедія

Одним з найважливіших понять в електрохімії є число перенесення іонів. В електролітах електрику переноситься одночасно позитивними і негативними іонами, тому виникає питання, яке участь в цьому процесі іонів кожного знака.

Кількість переноситься електрики визначається концентрацією іонів і швидкістю їх руху; коли концентрації катіонів та аніонів однакові, участь їх в перенесенні електрики залежить лише від відносної швидкості їх руху. Оскільки швидкості руху катіонів та аніонів можуть бути істотно різними, тому і числа перенесення повинні бути різними. Це було встановлено Гитторф (1854).

Числом переносу іоновназивается частка пройшов через електроліт електрики, перенесена даними родом іонів:

Таким чином, число перенесення дорівнює відношенню швидкості руху (або рухливості) даного іона до суми швидкостей руху (або подвижностей) катіона і аніона. Оскільки рухливості катіона і аніона змінюються з концентрацією і температурою в загальному випадку неоднаково, то й числа перенесення залежать від концентрації і температури, хоча ця залежність більш слабка.

Виведене співвідношення дозволяє обчислити числа перенесення, якщо відомі значення подвижностей іонів. З ін. Боку, дослідне визначення чисел перенесення дає можливість обчислити рухливості.

Видно, що число перенесення не є характеристикою тільки даного іона, тому що залежить від рухливості парного з ним іона.

Експериментально числа перенесення визначаються зі зміни концентрації іонів у електродів (метод Гитторф).

Розглянемо схему руху іонів (перенесення електрики) в розчині HCl при електролізі. Розділимо подумки ванну з електролітом на три відділення. I - анодная частина (анолит), II - центральна частина, III - катодний частина (католіт). У процесі електролізу в відділенні II концентрація електроліту не змінюється, в відділеннях I і III - змінюється. Схема А. до електролізу концентрація розчину в усіх відділеннях однакова (в кожному з відділень знаходиться по 6 пар іонів). Схема Б. абсолютна швидкість руху Н + приблизно в 5 разів більше, ніж швидкість Cl -. тому протягом певного проміжку часу при електролізі іони Н + пройдуть зліва направо шлях, в 5 разів більший, ніж іони Сl - за той же час справа наліво. В результаті в катодному просторі з'явиться 6 зайвих іонів водню, а в анодному - стільки ж зайвих іонів хлору. Схема В. ці іони розряджаються на електродах і виділяються у вигляді газів. В анодному просторі залишається одна пара іонів, в катодному - 5 пар іонів. Спад електроліту у анода DСА (5 пар іонів) в 5 разів більше убутку електроліту у катода Dск (1 пара іонів). Ставлення DСА / Dск дорівнює відношенню абсолютних швидкостей катіона і аніона і дорівнює відношенню їх подвижностей.