53. Удельная электропроводность растворов электролитов, зависимость от температуры и концентрации.

Электрическая проводимость растворов электролитов, т.е. способность их проводить электрический ток, зависит от природы электролита и растворителя, концентрации, температуры и некоторых других факторов. Различают удельную и молярную электрическую проводимости.

Удельная электрическая проводимость раствора электролита — это электрическая проводимость объёма раствора, заключённого между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по одному квадратному метру и расположенными на расстоянии одного метра друг от друга.

Удельная электропроводность является величиной, обратно удельному сопротивлению :.

Удельное сопротивление определяется по уравнению . Единица удельного сопротивления выражается величиной [Ом*м. единица удельной электрической проводимости, выражается обратной величиной=1/(Ом*м)=Ом^-1*м^-1=См*м^-1.

Удельная электропроводность зависит от: природы электролита, температуры, давления, разведения.

–для слабых электролитов

–для сильных электролитов Повышение температуры на 1К увеличивает удельную электропроводность на 2-2,5%. Это объясняется понижением вязкости раствора и уменьшением гидратации ионов, а для растворов слабых электролитов увеличением их степени диссоциации. Зависимость удельной электропроводности разбавленных растворов от температуры описывается эмпирическим уравнением _T=₂₉₈[1+(T-298)+(T-298)²].

=0.0163(-0,0174), где₂₉₈ – удельная электропроводность при 298К, и- температурные коэффициенты электропроводности. Коэффициентыизависят от природы электролита.

В растворах слабых электролитов диссоциация молекул электролита на ионы увеличивает объем раствора. Поэтому повышение давления в соответствии принципом смещения подвижного равновесия Ле-Шателье-Брауна уменьшает степень диссоциации электролита и, следовательно, электрическую проводимость. Заметное влияние на электропроводность раствора слабого электролита оказывает только давление около сотен и тысяч атмосфер. Зависимость удельной электропроводности от концентрации выражается уравнениями:

— для слабых электролитов

— для сильных электролитов

54. Молярная электропроводность. Закон Кольрауша. Определение молярной электропроводности при бесконечном разбавлении растворов сильных и электролитов.

Электрическая проводимость растворов электролитов, т.е. способность их проводить электрический ток, зависит от природы электролита и растворителя, концентрации, температуры и некоторых других факторов. Различают удельную и молярную электрическую проводимости.

Молярная электропроводность — электропроводность объема раствора электролита, содержащего 1моль-экв растворенного вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии 1 метра друг от друга.

Удельная и молярная электропроводности связаны между собой соотношением: =/C_m, где C_m – концентрация электролита, выраженная в моль/м³. Единица в молярной электропроводности []=См*см2*моль^-1. Молярная электропроводность с уменьшением концентрации раствора увеличивается и при С0 стремится к некоторому предельному максимальному значению, которая называется молярной электропроводностью при предельном(бесконечном) разбавлении. Кольрауш установил, что при бесконечном разведении катионы и анионы проводят электрический ток независимо друг от друга, так как в этих условиях взаимодействие между ионами почти полностью отсутствует, в этом случае молярная электропроводность раствора будет равна сумме электропроводности катионов и анионов. Для предельно разбавленного раствора=1, поэтому=+, гдеи- подвижности ионов при предельном разбавлении. По измеренным сопротивлениям для каждой из концентрации вычисляют удельную электропроводность, молярную электропроводность, а затем вычисляют степень диссоциации по уравнению:. При разбавлении слабого электролита, степень их диссоциации увеличивается, число ионов увеличивается. Для сильных электролитов зависимость молярной электропроводности от концентрации выражается эмпирическим уравнением Кольрауша:.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТОВ • Большая российская энциклопедия

Авторы: Е. П. Агеев, Н. Н. Матушкина

ЭЛЕКТРОПРОВО́ДНОСТЬ ЭЛЕК­ТРО­ЛИ́ТОВ, спо­соб­ность рас­тво­ров или рас­пла­вов элек­тро­ли­тов про­во­дить элек­трич. ток (про­во­ди­мость элек­три­че­ская) при при­ло­же­нии элек­трич. на­пря­же­ния. Обу­слов­ле­на дви­же­ни­ем ка­тио­нов и ани­о­нов, об­ра­зую­щих­ся в ре­зуль­та­те элек­тро­ли­ти­че­ской дис­со­циа­ции. Э. э. со­про­во­ж­да­ет­ся пе­ре­но­сом ве­ще­ст­ва к элек­тро­дам и об­ра­зо­ва­ни­ем вбли­зи них но­вых со­еди­не­ний (элек­тро­лиз).

Ко­ли­че­ст­вен­ные ха­рак­те­ри­сти­ки Э. э. – удель­ная и эк­ви­ва­лент­ная элек­тро­про­вод­но­сти. Удель­ная элек­тро­про­вод­ность χ ха­рак­те­ри­зу­ет элек­тро­про­вод­ность объ­ё­ма рас­тво­ра, за­клю­чён­но­го ме­ж­ду дву­мя па­рал­лель­ны­ми элек­тро­да­ми, пло­ща­дью 1 м² и рас­по­ло­жен­ны­ми на рас­стоя­нии 1 м друг от дру­га. Эк­ви­ва­лент­ная элек­тро­про­вод­ность $λ$ ха­рак­те­ри­зу­ет элек­тро­про­вод­ность объ­ё­ма рас­тво­ра, со­дер­жа­ще­го 1 моль рас­тво­рён­но­го ве­ще­ст­ва, при ус­ло­вии, что элек­тро­ды на­хо­дят­ся на рас­стоя­нии 1 м друг от дру­га; $λ=χ/(z_{+}ν_{+}c)=χ/(z_{-}ν_{-}c)$, где $c$ – кон­цен­тра­ция элек­тро­ли­та в моль/м3, $ν_{+}$ и $ν_{-}$ – чис­ло ка­тио­нов и чис­ло анио­нов в фор­муль­ной еди­ни­це элек­тро­ли­та, $z_{+}$ и $z_{-}$ – за­ряд ка­тио­нов и анио­нов. Раз­мер­ность эк­ви­ва­лент­ной элек­тро­про­вод­но­сти См·м²/моль.

Ско­рость дви­же­ния ио­на в рас­тво­ре $v_i=u_iE$ ($E$ – на­пря­жён­ность при­ло­жен­но­го элек­трич. по­ля, $u_i$ – т. н. аб­солют­ная под­виж­ность ио­на). Эк­ви­ва­лент­ная элек­тро­про­вод­ность мо­жет быть вы­ра­же­на че­рез сте­пень элек­тро­ли­тич. дис­со­циа­ции α урав­не­ни­ем $λ=αF(u_1+u_2)$ ($F$ – чис­ло Фа­ра­дея). Ес­ли вве­сти $λ_i=Fu_i$ – под­виж­ность ио­нов (ион­ную элек­тро­про­вод­ность), то для сла­бых элек­тро­ли­тов $λ=α(λ_1+λ_2)$. 0-k\sqrt{c}$($k$ – кон­стан­та), что фор­маль­но от­ли­ча­ет их от сла­бых элек­тро­ли­тов.

В рас­тво­рах сла­бых элек­тро­ли­тов эк­ви­ва­лент­ная элек­тро­про­вод­ность умень­ша­ет­ся с уве­ли­че­ни­ем кон­цен­тра­ции в осн. из-за умень­ше­ния сте­пе­ни дис­со­циа­ции и со­от­вет­ст­вую­ще­го умень­ше­ния ко­ли­че­ст­ва ио­нов. Умень­ше­ние эк­ви­ва­лент­ной элек­тро­про­вод­но­сти в рас­тво­рах силь­ных элек­тро­ли­тов с уве­ли­че­ни­ем кон­цен­тра­ции свя­за­но с элек­тро­фо­ре­тич. и ре­лак­сац. эф­фек­та­ми. Элек­тро­фо­ре­тич. эф­фект обу­слов­лен тем, что дви­же­ние ио­на тор­мо­зит­ся ион­ной ат­мо­сфе­рой, ко­то­рая под влия­ни­ем внеш­не­го по­ля дви­жет­ся в на­прав­ле­нии, про­ти­во­по­лож­ном пе­ре­ме­ще­нию ио­на. Ре­лак­сац. эф­фект свя­зан с тем, что при пе­ре­ме­ще­нии ио­на под дей­ст­ви­ем внеш­не­го по­ля его ион­ная ат­мо­сфе­ра де­фор­ми­ру­ет­ся и воз­ни­каю­щее в ре­зуль­та­те на­ру­ше­ния сим­мет­рии элек­трич. по­ле ос­лаб­ля­ет внеш­нее по­ле. В об­лас­ти при­ме­ни­мо­сти тео­рии Де­бая – Хюк­ке­ля (см. 0)\sqrt{c}$ ($b_Э$ и $b_P$ – функ­ции темп-ры, вяз­ко­сти, ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти рас­тво­ри­те­ля). Вклад элек­тро­фо­ре­тич. эф­фек­та со­став­ля­ет ок. ²/₃ об­ще­го по­ни­же­ния элек­тро­про­вод­но­сти. При кон­цен­тра­ци­ях вы­ше 10^–3 моль/л на­блю­да­ет­ся от­кло­не­ние экс­пе­рим. дан­ных от урав­не­ния Он­са­ге­ра. В не­ко­то­ром ин­тер­ва­ле кон­цен­тра­ций та­кие от­кло­не­ния мо­гут быть уст­ра­не­ны с учё­том собств. раз­ме­ров ио­нов в рам­ках вто­ро­го при­бли­же­ния тео­рии Де­бая и Хюк­ке­ля (урав­не­ние Он­са­ге­ра – Фу­ос­са).

В не­вод­ных рас­тво­ри­те­лях на­блю­да­ют­ся экс­тре­му­мы на кри­вых за­ви­си­мо­сти эк­ви­ва­лент­ной элек­тро­про­вод­но­сти от кон­цен­тра­ции. Свя­за­но это с низ­ким зна­че­ни­ем ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти рас­тво­ри­те­ля и вы­со­кой энер­ги­ей ку­ло­нов­ско­го взаи­мо­дей­ст­вия ио­нов по срав­не­нию с энер­ги­ей те­п­ло­во­го дви­же­ния.

На из­ме­ре­нии элек­тро­про­вод­но­сти рас­тво­ров элек­тро­ли­тов ос­но­ва­ны ме­то­ды оп­ре­де­ле­ния сте­пе­ни дис­со­циа­ции, кон­стан­ты рав­но­ве­сия, ко­эф­фи­ци­ен­тов диф­фу­зии, рас­тво­ри­мо­сти со­лей и т.  д.; этот раз­дел элек­тро­хи­мии на­зы­ва­ет­ся кон­дук­то­мет­рия.

Что такое проводимость? Электропроводность металлов, воды и других материалов.

Что такое проводимость? Электропроводность металлов, воды и других материалов.

2022-03-21

Электропроводность — это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность также известна как удельная проводимость. Электропроводность – это внутреннее свойство материала.

Электропроводность и ее единицы

Электропроводность обозначается символом σ и имеет единицы СИ сименс на метр. Блок назван в честь Вернера Сименса, известного конструктора и изобретателя в области электротехники.

Формула проводимости: :

где:

σ – удельная проводимость

ρ – удельное сопротивление

В случае водных растворов проводимость часто указывается как удельная проводимость, которая является мерой по сравнению с чистой водой при 25°C. Электропроводность питьевой воды будет иметь другое значение.

Связь между электропроводностью и удельным сопротивлением

Электропроводность является обратной величиной удельного сопротивления. Единицей удельного электрического сопротивления в системе СИ является ом-метр (Ом⋅м). 1 Ом·м определяется как единица удельного сопротивления проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². Удельное сопротивление – это величина, характеризующая данный материал. Однако на его размер влияет температура. Удельное сопротивление обычно обозначается греческой буквой ρ (ро). Следует подчеркнуть, что удельное сопротивление и сопротивление — это два разных понятия, хотя и тесно связанных между собой. Поэтому не путайте термины удельное сопротивление (удельное сопротивление) и сопротивление (электрическое сопротивление).

Связь между сопротивлением и удельным сопротивлением определяется по следующей формуле:

где:

ϱ – удельное сопротивление (удельное сопротивление) [1Ом⋅м]
R – сопротивление (электрическое сопротивление) [Ом]
S – площадь поперечного сечения материала [м²] l – длина рассматриваемого материала [м]

Эта формула применяется к материалам, удовлетворяющим закону Ома.

Твердые тела можно разделить на три группы:

• металлы, которые являются очень хорошими проводниками (удельное сопротивление 10 ⁻⁸ Ом·м),
• полупроводники (10 ⁻⁶ Ом·м)* и изоляторы (10 ¹⁰ – 10 ¹⁶ Ом·м).

Электропроводность металлического проводника постепенно увеличивается по мере снижения температуры. Ниже критической температуры сопротивление в сверхпроводниках падает до нуля. Таким образом, электрический ток через петлю из сверхпроводящего провода может сохраняться бесконечно долго без источника питания. В электролитах движутся целые ионы, неся свой суммарный электрический заряд. В растворах электролитов концентрация ионов является ключевым фактором проводимости материала.

Электропроводность металлов и других материалов

Металлы и плазма являются примерами материалов с высокой электропроводностью. Элемент, который является лучшим проводником электричества, — это серебро. Электрические изоляторы, такие как стекло и чистая вода, имеют плохую электропроводность. Большинство неметаллов являются плохими проводниками тепла и электричества. Электропроводность полупроводников занимает промежуточное положение между диэлектриками и проводниками.

Примеры превосходных проводников: серебро, медь, золото, алюминий, цинк, никель и латунь.

Примеры плохих электрических проводников включают, например, резину, стекло, пластмассу, сухую древесину, алмаз или воздух. В проводниках это движение свободных электронов, в полупроводниках — электронов и дырок, в электролитах — ионов, а в ионизированных газах — ионов и электронов. Электропроводность в металлах является результатом движения электрически заряженных частиц. Атомы металлических элементов характеризуются наличием валентных электронов, представляющих собой электроны внешней оболочки атома, которые могут свободно перемещаться. Именно эти «свободные электроны» позволяют металлам проводить электрический ток.

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

Температура: Изменение температуры серебра или другого проводника влияет на его проводимость. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Зависимость линейна, но нарушается при низких температурах.

Примеси: Примеси снижают проводимость. Окисленное серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов. Структура и кристаллические фазы: если в материале присутствуют разные фазы, проводимость на границе раздела фаз будет немного медленнее и может отличаться от одной структуры к другой. Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.

Электромагнитные поля: Проводники генерируют свои электромагнитные поля, когда через них проходит электричество с магнитным полем, перпендикулярным электрическому полю. Генерация внешних электромагнитных полей может замедлить ток.

Частота: Частота сигнала переменного тока – это количество циклов в одну секунду (измеряется в Герцах). Выше определенного уровня высокая частота может привести к тому, что ток будет течь вокруг проводника, а не через него (скин-эффект). Поскольку нет колебаний и, следовательно, нет частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.

Проводимость других веществ

Ученые изучают проводимость очень разных веществ для самых разных целей. В 2007 году группа исследователей из Университета штата Огайо изучила электрическую проводимость шести различных свежих фруктов (красное яблоко, золотое яблоко, персик, груша, ананас и клубника) и нескольких различных нарезок трех видов мяса (курица, свинина, и говядина) при температуре от 25 до 140°C. Во всех случаях электропроводность увеличивалась линейно с температурой. В целом, фрукты были менее электропроводны, чем образцы мяса. Среди фруктов персик и клубника обладали большей проводимостью, чем яблоки, груши и ананасы. Измерения электропроводности мясных отрубов показали, что постное мясо обладает гораздо большей электропроводностью, чем жир. Это интересно, потому что один из самых известных экспериментов с электроникой для детей включает в себя изготовление батареек из фруктов; и, как вы можете видеть, тип используемых фруктов также может играть роль в этом эксперименте. Электропроводность также используется как параметр при изучении других явлений, например, электропроводность океана является фундаментальным параметром в электродинамике Земной системы.

Вас интересует электроника? Посетите Tech Master Event

Если вы делаете первые шаги в мире электроники и создаете свои первые руки, Tech Master Event — это услуга, которую вы ищете. Вы можете размещать на платформе собственные проекты и искать вдохновение в работах других.

Tech Master Event — это также место, где вы найдете множество соревнований для молодых инженеров-электронщиков со всего мира.

 

[Посетить мероприятие Tech Master](https://techmasterevent. com «» target=»_blank» «» target=»_blank»){.cs-btn-primary}

Поделитесь этой статьей

Электричество и магнетизм. Проводимость | Характеристики тонкой керамики | Мир тонкой керамики

• ДОМ
• Характеристики тонкой керамики
• Электричество и магнетизм. Электропроводность

Проводимость для прохождения электричества

Хотя тонкая керамика (также известная как «усовершенствованная керамика») обычно представляет собой изоляционные материалы, блокирующие электричество, полупроводниковая керамика может быть создана для проведения электричества в зависимости от их температуры и уровня приложенного напряжения.

Применение : Датчики температуры, устройства для измерения температуры и твердооксидные топливные элементы.

Описание

Проводимость

Электропроводность — это свойство, позволяющее электричеству проходить через материал. Тонкая керамика в целом является изоляционным материалом, но некоторые ее разновидности проявляют электропроводность в зависимости от изменения температуры.
Термистор — это электронный компонент, обладающий свойством уменьшать электрическое сопротивление при повышении температуры, что позволяет электричеству легче течь, когда материал нагревается. Эти устройства используются в датчиках, отслеживающих изменения температуры, и в оборудовании, предназначенном для предотвращения перегрева электроники. Варистор — аналогичный компонент, обладающий свойством уменьшать сопротивление при увеличении напряжения. Варисторы используются для защиты электронных схем от чрезмерных напряжений.

Термин «тонкая керамика» взаимозаменяем с «усовершенствованной керамикой», «технической керамикой» и «инженерной керамикой». Использование зависит от региона и отрасли.

Следующая страница Диэлектрическая проницаемость

• Твердость
• Жесткость
• Прочность
• Удельный вес

Характеристики тонкой керамики

• Термостойкость
• Тепловое расширение
• Теплопроводность

Характеристики тонкой керамики

• Химическая стойкость
• Биосовместимость

Характеристики тонкой керамики

• Оптические свойства

Характеристики тонкой керамики

Люди, которые читают эту страницу, также читают.