Въпрос 13) елементи от теорията на електролитните разтвори

Всеки проводник, през който протича ток, представлява за него определено съпротивление R, което според закона на Ом е право пропорционално на дължината на проводника l и обратно пропорционално на площта на напречното сечение S; коефициентът на пропорционалност е съпротивлението на материала ρ - съпротивлението на проводник с дължина 1 cm и напречно сечение 1 cm 2:

, Ом

Като количествена мярка за способността на електролитен разтвор да провежда електрически ток, електропроводимост κ (kappa) е реципрочното на специфичното съпротивление (т.е. реципрочното на съпротивлението на колоната с разтвор между електроди с площ 1 cm 2, разположени на разстояние 1 cm):

, Ом -1 см -1

Стойността на специфичната електропроводимост на електролита зависи от редица фактори: естеството на електролита, температурата, концентрацията на разтвора. Специфичната електропроводимост на електролитните разтвори (за разлика от електрическата проводимост на проводниците от първи вид) се увеличава с температурата, което се причинява от увеличаване на скоростта на движение на йони поради намаляване на вискозитета на разтвора и намаляване в разтварянето на йони. Зависимостта на специфичната електропроводимост от концентрацията на разтвора е показана на фиг. 3.9.

Фигура: 3.9 Зависимост на специфичната електропроводимост на електролитите от концентрацията (1 - H2SO4, 2 - KOH, 3 - CH3COOH)

Както се вижда от фигурата, с увеличаване на концентрацията, специфичната електрическа проводимост на разтворите първо се увеличава, достигайки определена максимална стойност и след това започва да намалява. Тази зависимост е много ясно изразена за силните електролити и много по-лоша за слабите. Наличието на максимум на кривите се обяснява с факта, че в разредените разтвори на силни електролити скоростта на движение на йоните зависи малко от концентрацията и κ първо нараства почти правопропорционално на броя на йони; с увеличаване на концентрацията взаимодействието на йони се увеличава, което намалява скоростта на тяхното движение. За слабите електролити наличието на максимум на кривата се дължи на факта, че степента на дисоциация намалява с увеличаване на концентрацията и когато се достигне определена концентрация, броят на йоните в разтвора започва да се увеличава по-бавно от концентрацията . За да се вземе предвид ефектът върху електропроводимостта на електролитните разтвори от тяхната концентрация и взаимодействие между йони, беше въведена концепцията за моларна електропроводимост на разтвор.

Моларна проводимост разтвор λ е реципрочното съпротивление на разтвор, съдържащ 1 mol разтворено вещество и поставен между електроди, разположени на разстояние 1 cm един от друг. Със специфичната електропроводимост κ и моларната концентрация на разтвора C, моларната електропроводимост е свързана чрез следната връзка:

, Ом -1 cm 2 mol -1 (III.34)

Моларната проводимост както на силните, така и на слабите електролити се увеличава с намаляване на концентрацията (т.е. увеличаване на разреждането на разтвора V = 1/C), достигайки определена гранична стойност λo, наречена моларна проводимост при безкрайно разреждане (фиг. 3.10 - 3.11).

Фигура: 3.10 Моларна зависимост Фигура: 3.11 Зависимост на моларната електропроводимост от концентрацията. проводимост от разреждане

За слаб електролит такава зависимост на моларната електропроводимост от концентрацията се дължи главно на увеличаване на степента на дисоциация с разреждане на разтвора. В случай на силен електролит, с намаляване на концентрацията, взаимодействието на йони помежду си е отслабено, което увеличава скоростта на тяхното движение и, следователно, моларната проводимост на разтвора. Последното е свързано с абсолютните скорости на движение на катиони и аниони U + и U– чрез уравнението на Арениус (III.35):

(III.35)

Ф. Колрауш показа, че всеки от йоните има свой собствен независим принос за моларната електрическа проводимост на безкрайно разредени електролитни разтвори, а λo е сумата от моларната електрическа проводимост на катиона и аниона λ + и λ– (т.нар. йонна мобилност), и формулиран законът за независимостта на движението на йони:

Моларната проводимост при безкрайно разреждане е равна на сумата от електролитната подвижност на катиона и аниона на даден електролит.

(III.36)

Замествайки уравнението на Арениус в този израз и приемайки, че с безкрайно разреждане степента на дисоциация α е равна на единица, получаваме:

; (

Електролитичната мобилност е най-важната характеристика на йона, отразяваща участието му в електропроводимостта на разтвора.

Тялото като цяло, както и различните му тъкани, е сложен електролитен разтвор. Стойността на електропроводимостта зависи от съдържанието на течност в тъканите.Течни среди организъм: кръв, лимфа, урина, ликвор - имат най-висока електропроводимост.Към добри водачи включват също вътрешни органи и мускулна тъкан, и лошо - кост, мастна тъкан. Голяма съпротива кожата, особено нейният рогов слой, има проводимост. В кожата токът преминава главно през каналите на потните и мастните жлези, междуклетъчните пространства на епидермиса. Преминаването на електрически ток през тъканите на тялото е свързаноизвършва се с трансфер на вещества. Йони от човешка тъкан при контактс проводници от първи вид (метални пластини на апаратаta - електроди), се превръщат в неутрални атоми, тъй като тезирастат техния заряд. Процесът на електролиза протича: молекули,губейки своя заряд, те се разпаднаха на атоми и тези атоми реагират с други атоми, в други комбинации, образувайки перфектДруги вещества често са продукти на електролизата. Електрическият ток се характеризира преди всичко с броя на зарядите, протичащи през напречното сечение на проводника в единицавреме. За да обозначите този брой такси, използвайтеса концепцията за сила на тока. Ампер се приема за единица на тока. При електротерапията човек трябва да се справя по-често с хилядними ампери - милиампери.

ПОТЕНЦИАЛИ, електрически потенциали в тъканите и клетките (главно в клетъчните мембрани) на живите организми. Свързан с процесите на възбуждане и инхибиране при животни и хора и раздразнителност при растенията. За диагностични цели се използват изследвания на биоелектрически потенциал (електрокардиография, електроенцефалография и др.).

БИОЕЛЕКТРИЧНИ ПОТЕНЦИАЛИ (биопотенциали), електрически потенциали в тъканите и клетките на живите организми. Поради способността на клетките и тъканите да бъдат източници на електрически ток и да действат като така наречените електрически проводници от втори вид с хетерогенна структура (за разлика от металите, които са електрически проводници от първи вид с хомогенна структура).