药学物化课件-电解质溶液的电导

第二节、电解质溶液的电导一、电导二、电导率三、摩尔电导率四、电导率和摩尔电导率的计算五、摩尔电导率与浓度的关系六、离子独立运动定律一、电导

电解质溶液的导电能力在物理化学中通常用电阻的倒数来表示，称为电导，用符号L来表示:

L=1/R电导的单位为S（西门子）或Ω-1（欧姆-1）一、电导率与摩尔电导二、电导率根据欧姆定律，电阻R与两电极间距离l成正比，与电极面积A成反比，即式中比例常数ρ称为电阻率或比电阻，它的倒数（1/ρ）则称为电导率或比电导。用κ表示，则κ的单位是S.m-1，它的物理意义是，两平行电极面积各为1m2，两极间距离为1m时电解质溶液的电导。由于电解质溶液的电导率与溶液浓度、电解质的种类等因素均有关，故仅以电导率的大小来衡量不同电解质的导电能力是不够的。

三、摩尔电导率在相距为1m的两平行电极之间放置含有1mol电解质的溶液，其电导值称为摩尔电导，用Λm表示。因为电解质溶液的量规定为1mol，故电解质溶液的体积将随浓度而改变，设c为溶液的量浓度，其单位为mol.m-3,则含有1mol电解质溶液的体积Vm应为浓度c的倒数，即Vm=1/c，

Vm的单位为m3mol-1。从上图中可知，摩尔电导率与电导率的关系为：

Λm=Vmκ=κ/cΛm的单位是：S.m2.mol-1应用上式需注意下面几点：①如果浓度c用mol/L表示时，要换算成以mol.m-3表示。②注意c与Λm应取同一物质的量的基本单元，通常用元素符号和化学式指明基本单元，放在Λm后的下标内加以说明，例如在298.15K时，Λm(1/2MgCl2)

=0.0129Sm2mol-1，而Λm(MgCl2)=0.0258Sm2mol-1两者都可称为摩尔电导，只是所取的基本单元不同。显然Λm(MgCl2)=2Λm(1/2MgCl2)

，本书中所采用的基本单元所荷电量相同，均为1mol电子所对应的物质的量，如1molNaCl,1mol(1/2CuSO4),1mol(1/3H3PO4)等等，和以前采用当量电导的量是一致的。它便于对不同类型的电解质溶液的导电能力进行比较。对任意强电解质，其在稀溶液中全部电离，所产生的离子所携带的电荷数相同，故此时溶液的导电能力仅取决于离子的电迁移速率的快慢。而对弱电解质，不仅反映了溶液中离子的电迁移速率的差异，还与弱电解质的电离度有关。

引入摩尔电导率的概念是很有用的。因为一般电解质的电导率在不太浓的情况下都随着浓度的增高而变大，因为导电粒子数增加了。为了便于对不同类型的电解质进行导电能力的比较，人们常选用摩尔电导率，因为这时不但电解质有相同的量（都含有1mol的电解质），而且电极间距离也都是单位距离。四、电导率和摩尔电导率的计算

电解质溶液的电导率为，对于固定的电导池，A和l都是定值，因此，其比值(l/A)为常数，称为电导池常数。电导池常数一般是用一已知电导率（常用一定浓度的KCl溶液见表5-3）的溶液注入该电导池，测量其电阻的方法而求得的，即

(l/A)=κR

标定了电导池常数后，再将待测的电解质溶液置于此电导池中，测量其电阻R’，则可求出待测溶液的电导率κ’，，然后再求出Λm。

强电解质溶液的电导率随浓度增加（即导电粒子数的增多）而升高，但当浓度增加到一定程度以后，由于正、负离子之间的相互作用力增大，因而使离子的运动速度降低，电导率反而下降。所以在电导率与浓度的关系曲线上可能会出现最高点。弱电解质溶液的电导率随浓度的变化不显著，因为浓度增加使其电离度减少，所以溶液中离子数目变化不大。见图5-7。五、摩尔电导率与浓度的关系1.电导率与浓度的关系

实验表明，电解质溶液的摩尔电导率，除与温度有关外，还与浓度有关。一般说来电解质溶液的摩尔电导率随浓度的增大而减小，但强、弱电解质的变化规律并不相同，科尔劳乌施根据大量实验结果归纳出下面的经验关系：在极稀溶液中，强电解质的摩尔电导率与其量浓度C的平方根成线性关系。可用下式表示式中Λm∞为电解质溶液在无限稀释时的摩尔电导率，称为无限稀释摩尔电导率；β为经验常数。2.摩尔电导率与浓度的关系

下图为几种电解质溶液的摩尔电导率与浓度平方根的关系。从图可知，无论是强电解质或弱电解质，其摩尔电导率均随溶液的浓度的稀释而增大，对强电解

质而言，浓度稀了，离子数目并未减小，稀释仅起到了削弱离子间的吸引力及离子对的静电作用，从而使离子的迁移速率增大，使摩尔电导率有所增加。在极稀浓度时，两者关系接近于直线，将直线外推至与纵轴相交，所得截距即为无限稀释摩尔电导率。对弱电解质而言，溶液稀释时由于电离度迅速增大，溶液中离子的数目急剧增加，使其摩尔电导率显著上升，两者没有直线关系，因此无法求出弱电解质的Λm∞

，上式对弱电解质不适用。

科尔劳乌施在研究了大量的电解质的有关实验数据后提出了离子独立移动定律。

在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和：

式中λm,+

和λm,-∞

分别为无限稀释时正、负离子的摩尔电导率（见表5－5）

。根据离子独立运动定律，凡在一定温度和一定溶剂中，只要是极稀的溶液，同一种离子的摩尔电导率都是同一数值，与另一种共存离子无关。例如六、