Электропроводностью называется способность веществ (металлов, газов, жидкостей и др.) проводить электрический ток под воздействием внешнего источника электрического поля. Электропроводность измеряется в обратных омах (Ом-1) или сименсах (См):
1См = 1Ом-1
Различают следующие виды электропроводности: электронную, ионную, смешанную.
Электропроводность раствора (W) представляет собой величину, обратную его электрическому сопротивлению (R):
Сопротивление раствора прямо пропорционально расстоянию между электродами l и обратно пропорционально площади электродов s (см2), погруженных в раствор
Коэффициент пропорциональности (Ом·см) называют удельным сопротивлением. Различают удельную `chi` и эквивалентную (λ) электропроводность. Связь между удельной и эквивалентной электропроводностями выражается уравнением:
где C – концентрация электролита;
V – разведение раствора, см3/г.экв.
Иногда вместо эквивалентной электропроводности пользуются молекулярной электропроводностью λм.
Электропроводность раствора электролита складывается из электропроводности отдельных ионов, а свойства ионов характеризуются эквивалентной электропроводностью.
Эквивалентная электропроводность (подвижность) есть произведение абсолютной скорости движения ионов на число Фарадея:
Подвижность ионов зависит от концентрации раствора. С уменьшением концентрации ослабляются межионные взаимодействия, вязкость раствора приближается к вязкости чистого растворителя, а радиус ионов принимает предельные значения. В бесконечно разбавленных растворах скорость движения ионов становится постоянной. Поэтому предельная эквивалентная электропроводность раствора электролита представляет постоянную величину, равную сумме эквивалентных электропроводностей ионов при бесконечном разбавлении:
Для многозарядных ионов величину эквивалентной электропроводности относят к одному заряду.
Подвижность зависит как от природы ионов, так и от свойств растворителя. Для большинства ионов в водных растворах при t = 25 ˚C подвижность лежит в пределах λ0=30...70 . Лишь водородные (λ0=349,8) и гидроксильные (λ0=198,3) ионы обладают аномально высокой подвижностью. Объясняется это спецификой механизма их движения в растворе (эстафетный механизм): ион гидроксония H3O+ передает свой протон соседней молекуле воды, которая, превращаясь в ион гидроксония, эстафетно передает протон другой молекуле воды
Аналогично происходит и с гидроксильными ионами.
электронная электропроводность – осуществляется электронами металлов, сплавов, полупроводников, некоторых солей – проводники I рода;
ионная электропроводность – осуществляется ионами (газы, растворы электролитов) – проводники II рода;
смешанная электропроводность – осуществляется электронами и ионами в зависимости от условий. Смешанной электропроводностью обладают, например, растворы солей некоторых щелочных и щелочноземельных металлов в аммиаке.
удельное сопротивление равно сопротивлению столба жидкости высотой в 1 см и поперечным сечением 1 см2, или это сопротивление 1 см3 раствора.
т. е. она соответствует электропроводности 1 см3 раствора.
Эквивалентная электропроводность электролита (λ) соответствует электропроводности раствора, содержащего один грамм-эквивалент растворенного вещества, т. е. эквивалентная электропроводность – это электропроводность раствора, налитого в сосуд с квадратным основанием площадью 1 см2 и такой высотой слоя, которая соответствует содержанию одного грамм-эквивалента растворенного электролита. Размерность эквивалентной электропроводности
молекулярная электропроводность λм – электропроводность раствора, содержащего один грамм-моль растворенного вещества.