Pohyblivost iontů a převodová čísla

Převodová čísla a pohyblivosti iontů

Podíl celkového proudu, který je přenášen daným druhem iontů v roztoku, se nazývá převodové číslo těchto iontů.

Vzhledem ke Kohlrauschově rovnici pro molární vodivost při nekonečném zředění (L₀ = L₀⁺ + L₀^-) lze převodová čísla kationtu a aniontu při nekonečném zředění  (t₀⁺ a t₀^-) vyjádřit:

 

t₀⁺  =  L₀⁺ / L₀ 

a

t₀^-  =  L₀^- / L₀                           (1)

 

Pohyblivost iontu u je definována jako podíl jeho rychlosti ve směru působení elektrického pole a intenzity tohoto pole (tedy u = v / E ). Jednotka SI pro tuto veličinu je m²s^-1V^-1 (tedy m s^-1 / V m^-1 ). Měrnou vodivost lze definovat výrazem

 

c  =  J / E ,                              (2)

 

kde J je hustota proudu (proud na plošnou jednotku průřezu vodiče) a E je intenzita elektrického pole. Měrnou vodivost lze vyjádřit také vztahem:

 

c  =  C u |ze| ,                          (3)

 

kde C je koncentrace částic přenášejících náboj, vyjádřená jejich počtem na jednotku objemu, |ze| je absolutní hodnota náboje neseného každou z nich. podílí-li se na přenosu náboje v roztoku několik různých druhů částic, získá se měrná vodivost roztoku sečtením všech jejich příspěvků, takže platí:

 

c  =  S C_i u_i |z_ie|                                 (4)

 

O hodnotě měrné vodivosti roztoku vždy rozhodují dva faktory: koncentrace mobilních nábojů a pohyblivost částic, které tyto náboje nesou.

Nahradíme-li v rovnici (3) C výrazem cN_A, podle Faradayových zákonů dosadíme N_A|z e|  =  |z| F, pak porovnáním vztahů pro molární vodivost převodová čísla (1) dostaneme vztah:

 

L_i  =  |z_i| F u_i  =  t_i L

 

Tento vztah platí pro každý druh iontů v roztoku. Je vidět, že známe-li převodové číslo iontu (t_i), můžeme z molární vodivosti elektrolytu (L) vypočítat pohyblivost tohoto iontu (u_i).

 

 

Jaroslava Vávrová

.