离子迁移数

各种离子在导电过程中各自的导电份额(以百分数表示)。例如,对于0.1N 盐酸来说,总电流的83.1%是由 H+承担的,16.9%是由Cl-承担的,因此H+的迁移数t公式 符号 =0.831;Cl-的迁移数tCl-=0.169。显然,电解质溶液中所有离子迁移数的和应该是1。

迁移数可以通过实验测量,有了迁移数以后,便能求得离子的当量电导Λi。对于某一电解质,它的正、负离子的当量电导可分别写成:

Λ+t+Λ Λ-t-Λ

在无限稀释条件下,迁移数可以用外推法求得。此时,离子淌度U与离子迁移数的关系为:

公式 符号

式中F为法拉第常数。

表中列出了某些离子在无限稀释条件下的淌度 Ui,0,也称极限离子淌度。Ui,0 不受电解质中对应离子的影响,即它们是独立的,符合离子独立移动定律。

图

有了极限离子淌度就能根据下式:

公式 符号

计算无限稀释条件下离子的当量电导和任何电解质的当量电导。例如,可以根据表中的 公式 符号公式 符号求得25℃时水溶液中乙酸的 Λ0=0.00402×96500=390.7厘米2/(欧·当量)。

表中还提供了不少关于离子在溶液中状态的信息。例如碱金属离子的晶体半径大小顺序为Li+<Na+<K+,但它们的淌度大小顺序恰好相反,说明了它们在水介质中不是单独移动,而是带着溶剂水分子一起移动。Li+半径很小,离子周围静电作用力很强,移动时带引的水分子最多,所以在电场作用下,Li+移动得最慢。卤素离子的半径较大,水化数小,它们的离子极限淌度都很接近。H+和OH-Ui,0比一般离子大得多, 说明它们在溶液中的导电机理与一般离子大不相同。