ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Подвижность ионов из "Физическая химия" Грамм-эквивалент катионов обозначается знаком плюс и анионов знаком минус вертикальные линии отделяют катодное, анодное и среднее пространства н показывают, что перемешивание растворов исключено. [c.200] Допустим, что подвижность катиона в два раза больше, чем аниона (/+// = 2) и через электролит пропущено 6 Ф, следовательно, 4 Ф переносятся катионами и 2 — анионами. В этом случае из анодного пространства уйдут 4 г-экв катионов (4+) и перейдут в катодное пространство, где они выделяются на катоде (показаны крестиками правее катода). Из катодного пространства в анодное перейдут 2 г-экв анионов, которые выделяются на аноде. Кроме того, вследствие ухода 4 г-экв катионов из анодного пространства па аноде должно выделиться еще 4 г-экв анионов, остающихся без компенсирующих их катионов (обведены линией). В результате на аноде должно выделиться 6 г-экв анионов, и общая убыль концентрации электролита в этом пространстве составит Да = 4 г-экв. Подобным же образом найдем, что убыль концентрации у катода Дк = 2 г-экв. . [c.200] Основная экспериментальная трудность при определении чисел переноса таким способом заключается в устранении перемешивания растворов при электродах и в среднем пространстве. Очевидно, в среднем пространстве концентрация должна оставаться после электролиза неизменной, и необходимо аналитически найти уменьшение концентрации электролита в католите и анолите. [c.201] Более прямой способ измерения чисел переноса осуш,ест-вляется при помощи метода движущейся границы, в котором определяются действительные скорости ионов. Идея этого метода поясняется рис. УП1.2. [c.201] В электролитической ячейке с кадмиевым анодом и платиновым катодом находится раствор НС1, окрашенный метилоранжем в красный цвет. В результате электролиза растворяется кадмий и вблизи анода образуется слой раствора d b, который приобретает желтый цвет, свойственный метилоранжу в нейтральных растворах, так как ионы водорода из прианодного пространства уходят к катоду. [c.201] Пусть концентрация раствора НС1 равна с (г-экв/л), сила тока при электролизе / и за т с движущаяся граница проходит расстояние от метки 1 до метки 2, между которыми объем раствора составляет I m . Очевидно, количество перенесенного ионами водорода электричества составит Vf/1000, а общее количество электричества, прошедшего через раствор, /т. [c.201] Отсюда число переноса водорода i+= VF/1000 h. Определения чисел переноса позволяют находить подвижности отдельных ионов нри помощи уравнений Хм = /++ -. [c.201] Благодаря такому эстафетному механизму переноса протонов ионы гидроксония в действительности не двигаются через раствор и перенос тока осуществляется путем перераспределения электронов в молекулах воды. На схеме переход электрона в средней молекуле воды показан пунктирной стрелкой, а переходы протонов сплошными стрелками. [c.202] Очевидно, каждая молекула воды, принимающая участие в процессе переноса электричества, после ухода протона должна ориентироваться особым образом, чтобы встретить новый протон. Существенно, что численные значегшя подвижностей других нонов, несмотря на значительные отличия в радиусах, близки друг к другу. Это объясняется гидратацией ионов, т. е. тем, что в действительности через раствор двигаются комплексы, состоящие из молекул воды и ионов, которые имеют приблизительно одинаковые размеры, так как чем меньше ион, тем сильнее его электростатическое поле и тем сильнее он гидратирован. Величины подвижности Ом -см некоторых нонов в воде при 25 С приведены в табл. VIII.1. [c.202] В расплавленных солях и шлаках явление гидратации (или сольватации) отсутствует. Поэтому подвижности различных ионов заметно отличаются друг от друга в зависимости от их радиусов. Удельная электропроводность расплавленных шлаков увеличивается с ростом температуры. В большом числе случаев ее зависимость от температуры определяется уравнением а=Ле- / , где Л и — постоянные, зависящие от природы расплава. Отметим, что измерения электропроводности водных растворов используются в аналитической химии для определения эквивалентных точек в тех случаях, когда применение индикаторов невозможно, например, если растворы окрашены или содержат много взвешенных частиц. Так, при титровании сильными кислотами сильных оснований электропроводность раствора при нейтрализации будет минимальной, поскольку исчезают наиболее подвижные ионы НзО- - и 0Н , образующие воду. Титрование, основанное на измерении электропроводности, называется кондуктометрическим. [c.203] Вернуться к основной статье