Электрофоретикалық және релаксациялық эффект.

Жоспары:

1.Электрофоретикалық және релаксациялық эффект.

2.Эквиваленттік электр өткізгіштіктің диссоциация дәрежесімен байланысы.

3.Эквиваленттік электр өткізгіштіктің иондардың қозғалу жылдамдығымен байланысы

Лекция мәтіні:

Ерітінділердің электр өткізгіштігінің кему себебі, олардағы иондардың сыртында

иондық атмосфера болумен байланысты екендігі Дебай-Гюккельдің күшті электролиттер теориясында айтылды. Иондық тежелудің 2 түрі болады:

1. Электрофоретикалық тежелу.
2. релаксациялық тежелу.

Электрофоретикалық тежелудің себебі электр өрісінде катиодар мен аниондар өздерінің иондық атмосферасына қарама-қарсы бағытта қозғалады. Бірақ екінші жағынан ионның қозғалу барысында иондық атмосфера сейіледі.ион жаңа орынға келгенде ол бірден қалыптаса қоймайды.Бұл жаңа орында зарядтың тығыздығы төмен болады. Ионның арқасында керсінше зарядтың тығыздығы жоғары болады. Осы құбылыстар нәтижесінде болатын ионның тежелуін релаксациялық тежелу деп атайды. Осындай кедергілердің тежелулердің нәтижесінде электролиттің концентрациясы жоғарылаған сайын оның эквиваленттік электр өткізгіштігі төмендейді. Эквиваленттік электр өткізгіштік температураға байланысты болады.Температура жоғарылаған сайын көпшілік электролиттерде эквиваленттік электр өткізгіштігі жоғарылайды. Бұл жоғарылаудың сызықтық сипаты болады.

λ_Т = λ ₂₉₁ [1+ V(T-291)

Мұндағы λ_Т— белгілі бір температурадағы эквивалентті электр өткізгіштік, λ ₂₉₁— 291⁰С температурадағы эквивалентті электр өткізгіштік, Т – термодинамикалық температура, V- өткізгіштің температуралық коэффициенті. Температура 1⁰С-қа көтерілгенде эквивалентті электр өткізгіштік 2-2,5 ⁰/₀-ке жоғарылайды.

Ерітінділердің электр өткізгіштігіне арнап, С.Аррениус формула шығарды.Бұл формуланы қорытып шығару үшін екі ғана ионнан тұратын беймарлы электролиттерді мысалға аламыз.

Ерітінді де с кмоль/м³ еріген зат болсын. Диссоциациялану дәрежесі α аниондар мен катиондардың жылдамдығын U_а ,U_к деп белгілейік.ерітіндінің көлденең қимасы S м² болатын цилиндрлік формалы ыдыста орналасқан. Электродтардың арақашықтығы 1м деп болжайық.Электродтарға тұрақты потенциалдар айырымы Е таңылған кезде иондар қарама-қарсы зарядталған электродтарға жылжи бастайды. Олардың байқалатын жылдамдықтары мынаған тең болады.

U_к= U_к Е/ l;U_а = U_а Е/ l;

Мұндағы U_к— катионның байқалатын жылдамдығы, U_а— анионның байқалатын жылдамдығы, U_к бұл катионның абсолютті жылдамдығы, U_а анионның абсолютті жылдамдығы, Е электр қозғацшы күш, l – электродтардың ара қашықтығы

Электролит ерітіндісі арқылы 1 сек уақыт аралығында электр тогы өт αc ті деп санап, иондардың тарқалуын қарастырсақ, А,А₁ қима аудан арқылыSU_к м³ көлемдегі барлық иондарды есептеп табуға болады. 1м³ берілген ерітіндідеαc иондар болады. Сонда А,А₁ аудан арқылы SU_к αc катион,SU_а αc анион өтеді.

SU_к αc + SU_а αc = S αc (U_{к +} U_а )(1)

Иондардың жалпы санын S αcЕ / l (U_{к +} U_а )ретінде өрнектейміз. Иондардың 1 моль эквивалент массасы 1 сек-та 96500 Кл электр зарядын тасымалдайды. Бұны (Ғ) Фарадей саны деп атайды. Ал барлық иондар 1 сек-та Ғ S αcЕ / l (U_{к +} U_а )(2) электр зарядын тасымалдайды.

Физика курсынан 1 сек ішінде өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін электр зарядының мөлшерін ток күші деп атауы да белгілі. Олай болса І = Ғ S αcЕ / l (U_{к +} U_а )(3)

І =Е/R;L = 1/R=Н

Екі теңдеуді біріктірсек, мынадай формула шығады:

І = Н SЕ/ l(4)

4-ші теңдеудегі І мәнін 3-ші теңдеуге қойсақ,

Н SЕ/ l = Ғ S αcЕ / l (U_{к +} U_а )(5)

Н= Ғ αc / l (U_{к +} U_а )(6)

λ_V =Н/Cболғандықтан, λ_V= Ғ α (U_{к +} U_а )(7)