Перенос электричества ионами. Подвижность ионов

В водных растворах числа переноса различных ионов близки друг другу. Исключение — ионы гидроксония и гидроксила, обладающие повышенными числами переноса. Это объясняется тем, что кроме переноса электричества путем непосредственного движения этих ионов значительно большую роль играет механизм электрической проводимости, называемый эстафетным. При этом происходит перескок протона от иона гидроксония Н3О+ к определенным образом ориентированной соседней молекуле воды. В результате она превращается в ион НзО ". Затем протон передается дальше, к следующим молекулам воды. Такие перескоки происходят значительно быстрее, чем простое движение иона гидроксония, что обеспечивает высокую подвижность и увеличение числа переноса иона гидроксония. Аналогично объясняется [c.219]

Принцип метода движущейся границы иллюстрируется схемой, представленной на рис. 7. Первоначально граница находится в плоскости а-Ь между растворами двух солей XV и 2 . Основное требование метода состоит в том, чтобы подвижность ионного компонента X была больше подвижности ионного компонента Z. Если плотность раствора Ъх меньше плотности раствора Х , то относительное положение растворов в ячейке, а также расположения катода и анода меняются, и граница будет двигаться не вверх, а вниз. Если при пропускании одного фарадея электричества через плоскость g-h граница переместится из а- в положение с-(1 и через нее пройдет объем V (см ),то первоначально содержавшееся в этом объеме число эквивалентов ионного компонента X также должно пересечь воображаемую плоскость g-h. Согласно определению, приведенному в разд. II, А, эта величина и представляет собой число переноса катионного компонента. Следовательно, [c.83]

Обращает на себя внимание тот факт, что подвижность ионов гидроксила во всех неводных растворах почти не отличается от подвижности других ионов, т. е. подтверждается предположение о том, что аномально высокая подвижность этого нона в водных растворах обусловлена пе большей скоростью его движения, а особым механизмом переноса электричества. [c.442]

Перенос электричества ионами. Подвижность ионов [c.243]

Эквивалентные электропроводности (подвижности) ионов. Предположим, что в растворе электролита на расстоянии I находятся электроды площадью 5, к которым приложена разность потенциалов Е. Так как в растворах электричество переносится ионами, величина удельной электропроводности зависит от концентрации и заряда ионов, а также скорости их движения. Допустим, что электролит образует однозарядные ионы. Обозначим концентрацию электролита (С) в грамм-эквивалентах, а степень его диссоциации через а. Абсолютные скорости движения катионов и анионов при падении потенциала в 1 е на 1 сж назовем 1)+ и V- Если разность потенциалов между электродами Е, а расстояние между ними I, скорости катионов и анионов имеют значение и+Е/1 и ь Е 1. Сила тока, проходящего через раствор, зависит от количества ионов обоих знаков, перемещающихся в противоположных направлениях. Через поперечное сечение 5 между электродами в 1 сек пройдут все катионы и анионы, содержащиеся в объеме (и+Е/1)5 и (и //)5. [c.73]

В эквимолярных смесях солей в переносе электричества участвуют все ионы. Подвижности катионов щелочных элементов больше подвижностей ионов кадмия и хлора. При одной и той же температуре уменьшает- [c.254]

Различие механизмов прохождения электрического тока через ионные проводники и металлы ведет к тому, что на границах проводника второго рода с проводником первого рода (электродах) разряжается или, наоборот, образуется эквивалентное току количество ионов и, следовательно, выделяется или растворяется эквивалентное току количество вещества. Это положение устанавливается законом Фарадея, по которому прохождение каждых 96500 кулонов количества электричества влечет за собой выделение или (в зависимости от направления тока) растворение на электродах 1 грамм-эквивалента вещества. В переносе электричества участвуют все ионы раствора, в меру их подвижности и концентрации, однако на электродах в данных условиях могут выделяться далеко не все имеющиеся в раств.о-ре ионы. Ионы, не участвующие в электродном процессе, естественно, будут накапливаться в приэлектродном электролите (если нет заметной конвекции в растворе). [c.26]

Перенос электричества осуществляют все ионы раствора (в степени, отвечающей подвижности и активной концентрации иона каждого наименования) однако на электродах в данных условиях могут выделяться далеко не все имеющиеся в растворе ионы. Ионы, не участвующие в электродном Процессе, естественно, будут накапливаться в приэлектродном слое электролита (если в растворе нет заметной конвекции). [c.28]

Аномально высокая подвижность иона гидроксония, правда, меньшая, чем в водных растворах, сохраняется в метиловом и этиловом спиртах, но в других растворителях не наблюдается. Отсюда следует, что сольватирован-ный протон в неводных растворителях переносит электричество обычным путем, т. е. путем непосредственного движения по направлению к катоду, и лишь в спиртовых растворах протон получает возможность более выгодного движения (цепной, или эстафетный механизм). По-видимому, ионизация (диссоциация), например, хлористого водорода в спиртовом растворе происходит по уравнению [c.442]

Исследование закономерностей электропроводности полимерных материалов осложняется и тем, что величина коэффициента теплопроводности зависит от времени с момента приложения электрического поля. При рассмотрении влияния состава резин авторы многих работ отмечают, что все факторы, приводящие к увеличению молекулярной подвижности, обусловливают рост электропроводности. Так, введение пластификатора увеличивает электропроводность полимеров как в высокоэластическом, так и в застеклованном состоянии, что также указывает на роль пластификаторов в процессе ионного переноса электричества. [c.72]

В методе подвижной границы скорость электрофореза измеряют по скорости, с которой движется в электрическом поле граница между коллоидной дисперсией и ее ультрафильтратом. Применимость этого метода связана с тем фактом, что электропроводность коллоидной системы обычно лишь немного превышает электропроводность чистой дисперсионной среды. Коллоидные частицы, обладающие в электрическом поле почти одинаковой с ионами подвижностью, имеют в силу своих сравнительно больших размеров гораздо меньшую концентрацию. Поэтому они слабо участвуют в переносе электричества через раствор, а электропроводность среды почти не изменяется от их присутствия. Это обстоятельство оказывается очень важным, так как если бы два раствора, образующие границу, по скорости которой определяется подвижность данного компонента в электрическом поле, имели разную электропровод- [c.155]

Подвижность ионов выражает меру их участия в переносе электричества в растворе. Она пропорциональна абсолютной скорости v их движения в данном растворителе [c.199]

Таким образом, электричество переносится не только мигрирующими иоиами НаО+, но и протонами, переходящими от одной молекулы воды к другой. На основании данных о строении молекул воды было подсчитано, что от иона НзО+ к молекуле воды протон проходит расстояние 0,86 10 см, что соответствует перемещений НзО+ в электрическом поле на 3,1 10 см. При таком механизме подвижность НзО+ оказывается значительно больше по сравнению с тем, когда этот ион перемещается только миграцией. Из схемы (а) видно, что молекулы воды в левой и правой ее частях имеют различную ориентацию. Для обеспечения непрерывного перехода протона от НзО+ к НаО необходимым условием является изменение ориентации молекулы (2), от которой ушел протон. Она должна занять положение, соответствующее молекуле (1), для того, чтобы принять новый протон, движущийся в том же направлении. Аналогичным образом объясняется повышенная подвижность иона гидроксила. Протон переходит от молекулы воды к иону ОН [c.463]

Согласно обеим схемам перенос электричества осуществляется за счет перескока протона от одной частицы к другой. Такой механизм получил название эстафетной проводимости. Поскольку протон в молекуле воды связан сильнее, чем в Н3О+, подвижность ионов гидроксония выше, чем подвижность гидроксильных ионов. [c.193]

Вклад в перенос электричества в растворах полиэлектролитов вносят как противоионы, так и полиион. Интересной особенностью полиэлектролитов является то, что при условиях, когда их можно считать свободно проницаемыми для растворителя клубками, их электропроводность не зависит от молекулярной массы. Так, подвижность полииона ДНК не зависит от молекулярной массы в интервале от 2-10 до 1,3-10 дальтон и при 298 К равна 2,15-10 см /в-с, т. е., например, в 2 раза меньше, чем подвижность иона Ь1+. [c.176]

Очевидно, каждая молекула воды, принимающая участие в процессе переноса электричества, после ухода протона должна ориентироваться особым образом, чтобы встретить новый протон. Существенно, что численные значения подвижностей других ионов, несмотря на значительные отличия в радиусах, близки друг к другу. Это объясняется гидратацией ионов, т. е. тем, что [c.151]

Различия между объемной и поверхностной концентрациями могут быть обусловлены также замедленным подводом реагирующих веществ из объема раствора. Медленно могут отводиться продукты реакции. Подвод и отвод реагирующих веществ при электролизе осуществляется линейной или конвективной диффузией и электрической миграцией. Миграция — перенос ионов под действием электрического поля, что обеспечивает перенос электричества в растворе электролита. Скорость диффузии определяется природой реагирующих веществ и среды, температурой, величиной градиента концентрации (т. е. с — с). Скорость миграции, кроме того, зависит от объемного градиента потенциала, подвижностей ионов и в значительной мере от трудно учитываемых геометрических параметров электролизера, электродов и их взаимного расположения. В электрохимических исследованиях миграцию исключают добавлением избытка электролита, ионы которого не участвуют в электродных реакциях, но осуществляют перенос электричества через раствор. [c.302]

Когда через раствор течет ток, то электричество переносится как катионами, так и анионами. Однако благодаря различной подвижности ионов они переносят различные количества электричества. Доля количества электричества, переносимого ионами данного знака, по отношению к электричеству, перенесенному всеми ионами, называется числом переноса данных ионов. Если имеется одно-одновалентный электролит, то [c.350]

Способность изменять числа переноса характерна не только для гетерогенных капиллярных систем, но и для. гомогенных мембран, изготовленных из ионообменных смол. В них электричество переносится практически целиком подвижными противоионами (п+1), тогда как фиксированные в матрице ионы (анионы в нашем случае) не участвуют в переносе. В этих системах наблюдается также избыточная проводимость (обусловленная высокой концентрацией ионов), аналогичная х,. Поскольку способность изменять кип приводит к следствиям, единым для обоих классов систем, мы объединим их в дальнейшем изложении общим термином диафрагмы [c.232]

Как отмечалось, аномально высокая подвижность иона гидроксония, правда, меньшая, чем в водных растворах, сохраняется только в метиловом и этиловом спиртах. Отсюда следует, что сольватированный протон в неводных растворителях переносит электричество обычным путем, т. е. путем непосредственного движения по направлению к катоду, и лишь в спиртовых растворах протон получает возможность более быстрого движения. По-ви- [c.90]

Проводимость электричества очень легко обд.ясняется существованием заряженных ионов и их переносом через раствор. Детали этого движения и свойства, определяющие подвижность ионов, нас не касаются динамические процессы рассматриваются в части 3. [c.346]

Доля количества электричества, переносимого отдельными ионами, называемая числом переноса ij, зависит от их концентрации и подвижности [c.47]

В растворах электролитов перенос электричества осуществляется ионами, и, следовательно, электропроводность таких растворов будет зависеть от концентрации ионов и скорости их движения. Скорости ионов, в свою очередь, зависят от падения потенциала на единицу расстояния между электродами, от величины электростатического взаимодействия ионов между собою, от радиусов и зарядов ионов, от характера и степени их сольватации, от вязкости растворителя и от температуры. Для сравнения скоростей движения различных ионов пользуются их подвижностью, т. е. скоростью их движения в воде, отнесенной к падению потенциала 1 в/сл и определенной температуре [c.83]

При воздействии на электроды внешнего напряжения формируется электрохимическая ячейка, в которой токопроводящей средой является очищаемая вода в меж-электрод м пространстве. При этом в переносе тока принимают участие все находящиеся в воде ионы, а также коллоидные и взвешенные частицы, несущие заряд. Степень участия определяется их относительной концентрацией и электрофоретической подвижностью. Коллоидные и взвешенные вещества в связи с малой подвижностью переносят незначи-телы то часть тока. Перенос электричества осуществляется, главным образом, катионами и анионами, содержащимися в очищаемых водах. В этом случае происходит растворение металла электрода. [c.222]

Однако Михаэлис впервые обратил внимание на зависимость мембранного потенциала от различия в подвижностях ионов в пористой мембране. Шульц еще в 1953 г. [9] упоминал о необходимости учета подвижностей в выражении константы селективности стеклянного электрода. В более четкой форме этот вопрос рассмотрен [23] для любой ионопроводящей мембраны с учетом явлений, происходящих на границе равновесных фаз и внутри мембраны. Используя уравнение Скэтчарда для частного случая проницаемости мембраны только для катионов + + /в=1) и переноса электричества только свободными ионами, авторы [23] проинтегрировали уравнение Скэтчарда в предположении, что коэффициенты активности ионов и их подвижности постоянны по всей мембране [см. уравнение (1.16)]. Полученное уравнение подробно исследовано экспериментально для мембран из ионообменных смол с учетом кинетического фактора, т. е. нв/ма. [c.37]

Раньше считали, что в растворе существуют ионы водорода, большая скорость движения которых объясняется исключительно малым радиусом этих ионов. Несостоятельность этого утверждения стала очевидной nntfjfe того, как установили, что в растворе имеются не ионы водорода (Н+), а ионы гидроксония (НзС)+). Эти ионы, так же как и ионы гидроксила, гидратированы и эффективные радиусы их имеют тот же порядок, что и радиусы других ионов. Следовательно, если бы механизм переноса электричества этими ионами был обычным, то подвижность их также не отличалась бы существенно от подвижностей других ионов. Это и наблюдается в действительности в большинстве неводных растворов. Аномально высокая подвижность H3O+ и ОН" проявляется только а водных растворах, что, очевидно, связано с особенностями переноса электричества этими ионами, которые отличаются от других ионов тем, что являются ионами самого растворителя — воды. [c.432]

Различие в скоростях движения анионов и катионов приводит к тому, что они переносят разные количества электричества, но это не слелет за собой нарушения электронейтральности раствора, а лишь изменяет концентрацию электролита у катода и анода. Связь между ислами переноса, подвижностями ионов и изменением содержания электролита в катодном и анодном отделениях можно установить составлением материального баланса процесса электролиза. На рис. 73 приведена схема электролиза соляной кислоты. Электродами [c.264]

Из уравнений (VII 1.7) и (VIII.8) видно, что числа переноса определяются подвижностями ионов. Чем больше подвижность иона, тем большую долю электричества он переносит. Подвижность иона зависит от его размера и заряда. Большие ионы, например анионы органических кислот в водных растворах или сложные кремнекислородные анионы в расплавленных шлаках, например (SiaO,) ", характеризуются малой подвижностью и, следовательно, малыми величинами i . [c.149]

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]

Соответствуюш,ие изменения происходят и на аноде, так что в целом градиент концентрации не возникает ограничения, которые обычно вызывает стационарный растворитель, отсутствуют. Для измерения скорости движения расплава или эффектов, вызванных этим движением, применялись различные методы. Наилучшие результаты при определении величин подвижностей были получены из диффузионных экспериментов. Для того чтобы определить подвижность индивидуальных ионов, например в случае Na l, измеряли самодиффузию каждого иона в отдельности с помощью меченых атомов и С1. Из этих результатов, зная градиент концентрации, вычисляли подвижность в расчете на единицу градиента потенциала. При этом вводилась поправка, учитывающая эффект образования ионных пар, так как ионные пары вносят вклад именно в диффузию, а не в перенос электричества. Величину поправки находили по отклонению наблюдаемой удельной электропроводности солей от расчетных данных, полученных из диффузионных измерений. [c.175]

Наконец, возможно, что в ионных жидкостях некоторые виды диффузионных перемещений частиц не участвуют в переносе электричества. Предположение о существовании такого явления в кристаллах было впервые высказано Динсом [67]. Можно ожидать, что для ионных жидкостей этот эффект должен быть более существенным из-за наличия гораздо большего числа вакансий или дырок по сравнению с кристаллами и соответственно большей вероятностью образования парных вакансий, т. е. дырок, имеющих размеры, достаточные для одновременного перескока пары частиц. Вследствие этого наблюдаемая подвижность (и электропроводность) оказывается меньше соответствующего значения, вычисленного из уравнения Нернста — Эйнштейн на, поскольку часть экспериментально наблюдаемого коэффициента диффузии (независимо от эффектов торможения) обусловлена парными скачками, не участвующими в переносе тока, и не должна учитываться при вычислении подвижности (раздел V). [c.25]

Перегруппировка молекул воды после перескока протона как часть механизма прототропной проводимости была тщательно исследована теоретически [39]. Для этого определяли скорость переноса по нескольким возможным механизмам и на основе результатов расчетов показали, что скорость определяющая стадия заклк)чается во вращении молекул растворителя, действующих в первой сольватной оболочке как электрические диполи, обеспечивающем непрерывный перенос протонов. По сравнению со скоростью вращения молекул растворителя протоны вдоль водородных связей между ионами оксония и соседними молекулами растворителя переносятся с большой скоростью. Аналогичны взгляды исследователей на скорость определяющую стадию процесса проводимости электричества ионами гидроксила. Сила, вызывающая вращение молекул воды, при переносе электричества ионами Н3О+, частично обусловлена влиянием ионов на диполи молекул растворителя, частично — отталкиванием между гидроксильными группами, противостоящими в процессе предыдущего переноса протона. Влияние взаимодействия гидроксильных групп на вращающую силу в водных растворах подтвердилось расчетами. С другой стороны, лри переносе протонов в процессе проводимости за счет ОН--ионов две ОН-связи не могут противостоять друг другу. Поэтому возникновение силы, вращающей молекулы воды, связано только с действием ОН--ионов на дипольные молекулы растворителя. Поскольку предполагается, что подвижность ионов пропорциональна квадратному корню из величины действующей на них силы, можно ожидать, что часть проводимости 0Н--И0И0В, обусловленная переносом протонов, составляет У /4 = /2 проводимости ИОНОВ водородз, что приближенно соответствует экспериментальным данным. Однако оценить в этом отношении экспериментальные данные можно лишь приближенно, так как нельзя измерить отдельно прототроп-ную часть проводимости. Возможно, что не будет заметного [c.334]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология