Ισοδύναμη αγωγιμότητα

• Η αγωγιμότητα ενός όγκου διαλύματος που περιέχει ένα ισοδύναμο ηλεκτρολύτη ονομάζεται ισοδύναμη αγωγιμότητα. Αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο Λ.

• Λάβετε υπόψη τον όγκο ενός μόνο ισοδύναμου ηλεκτρολύτη σε διάλυμα V cm3. Η αγωγιμότητά του είναι συγκρίσιμη με εκείνη της συγκρίσιμης αγωγιμότητας.

• Η αγωγιμότητα ενός διαλύματος ηλεκτρολυτών 1 cm3 ορίζεται ως η ειδική αγωγιμότητα. (Μια απόσταση 1 cm χωρίζει δύο ηλεκτρόδια με μέγεθος διατομής 1 cm2). Σε αυτό το μέρος, θα μιλήσουμε για παρόμοια αγωγιμότητα με μεγάλη λεπτομέρεια.

• Ορίζεται ως η συνολική αγώγιμη ισχύς όλων των ιόντων που παράγονται όταν ένα γραμμάριο ηλεκτρολύτη διαλύεται σε ένα διάλυμα.

• Εκφράζεται ως και συνδέεται με συγκεκριμένη αγωγιμότητα, με το M να αντιπροσωπεύει τη μοριακότητα του διαλύματος και το C να αντιπροσωπεύει τη συγκέντρωση σε ισοδύναμα γραμμαρίων ανά λίτρο (ή Κανονικότητα) . Η παραπάνω λέξη χρησιμοποιείται συχνά και η μοριακή αγωγιμότητα καταφέρνει πάντα να πάρει τη θέση της.

Μέτρηση αγωγιμότητας με πείραμα

C ∝ R

Δεδομένου ότι η αγωγιμότητα(C) ενός διαλύματος είναι αντίστοιχη της αντίστασής του(R), ο πειραματικός προσδιορισμός της αγωγιμότητάς του συνεπάγεται τη μέτρηση της αντίστασής του.

K =1/p 

Όπου p είναι η ειδική αντίσταση =R(a/l)

Έχουμε δει ότι η αγωγιμότητα (k) είναι η αντίστροφη ειδική ειδική αντίσταση, όπου G είναι η ισοδύναμη μονάδα αγωγιμότητας του στοιχείου και l είναι η απόσταση μεταξύ δύο ηλεκτροδίων με την ίδια περιοχή διατομής.

Ηλεκτρική αγωγιμότητα (k)

Ισοδύναμη αγωγιμότητα είναι η αγωγιμότητα, γνωστή και ως η αγώγιμη ισχύς όλων των διαφορετικών ιόντων σε ένα διάλυμα, που παράγεται μετά τη διάλυση ενός γραμμαρίου ισοδυνάμου του ηλεκτρολύτη στο διάλυμα. Μπορεί να ειπωθεί ότι η αγωγιμότητα στο ηλεκτρολυτικό διάλυμα εξαρτάται κυρίως από τη συγκέντρωση ιόντων που υπάρχουν στο διάλυμα. Ως εκ τούτου, είναι υπέροχο να επιτυγχάνονται συγκρίσιμα αποτελέσματα για πολλούς διαφορετικούς ηλεκτρολύτες. Συμβολίζεται με ∧.

Ο τύπος της ισοδύναμης αγωγιμότητας

Η ισοδύναμη αγωγιμότητα που είναι λ =k × V

Μονάδες Λ  είναι m2ohm-1 ισοδύναμο-1 ή m2 Siemens ισοδύναμο-1

Παράγοντες που επηρεάζουν την αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτών

Ένας ηλεκτρολύτης είναι μια ουσία που διασπάται στο διάλυμα για να παράγει ιόντα και, ως εκ τούτου, άγει ηλεκτρισμό όταν διαλυθεί ή λιώσει. Η αγωγιμότητα του ηλεκτρισμού από τα ιόντα στα διαλύματα είναι ηλεκτρολυτική ή ιοντική αγωγιμότητα.

Ηλεκτρολύτης

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα των ιόντων στα διαλύματα είναι ηλεκτρολυτική ή ιοντική αγωγιμότητα. Οι ακόλουθοι παράγοντες διέπουν τη ροή του ηλεκτρισμού μέσω ενός διαλύματος ηλεκτρολύτη.

• Φύση ηλεκτρολυτών ή διαιονικών έλξεων:Όσο χαμηλότερες είναι οι αλληλεπιδράσεις διαλυμένης ουσίας-διαλυμένης ουσίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ελευθερία κίνησης των ιόντων και τόσο μεγαλύτερη η αγωγιμότητα.

• Διάλυση ιόντων:Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος των αλληλεπιδράσεων διαλυμένης ουσίας-διαλύτη, τόσο μεγαλύτερη είναι η έκταση της διαλυτοποίησης και χαμηλότερη η ηλεκτρική αγωγιμότητα.

• Η σύνθεση και το ιξώδες του διαλύτη:Όσο μεγαλύτερες είναι οι αλληλεπιδράσεις διαλύτη-διαλύτη, τόσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες και μεγαλύτερη η αντίσταση που προσφέρει ο διαλύτης στη ροή ιόντων και χαμηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα.

• Θερμοκρασία:Καθώς η θερμοκρασία του ηλεκτρολυτικού διαλύματος αυξάνεται, οι αλληλεπιδράσεις διαλυμένης ουσίας-διαλύτη και διαλύτη-διαλύτη εξασθενούν, αυξάνοντας την ηλεκτρολυτική αγωγιμότητα.

Αγωγοί και μονωτές

Οι αγωγοί είναι υλικά που επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν ελεύθερα από το ένα συστατικό στο άλλο χωρίς αντίσταση. Ηλεκτρικά πεδία με τη μορφή ηλεκτρονίων υπάρχουν στους αγωγούς, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να ρέουν ελεύθερα.

Αντίθετα, οι μονωτές εμποδίζουν τα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσω του ενός στοιχείου στο άλλο. Ως αποτέλεσμα, κάθε φορτίο που διέρχεται από μονωτήρες παραμένει μόνο στη συμβολή όπου συναντώνται τα υλικά, αντί να εξαπλώνεται σε ολόκληρο το υλικό.

Υπολογισμός αγωγιμότητας

Έχουμε ήδη καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η αγωγιμότητα του διαλύματος είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αντίστασή του. Συνεπώς, η ειδική αντίσταση του καθαρού διαλύτη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της αγωγιμότητας:

Επειδή η k αγωγιμότητα είναι το αντίστροφο της αντίστασης p, μπορούμε να πούμε:

 k =1/p

p =R(a/l)

k =1/R(l/a)

 k =G(l/a) 

Όπου το G αντιπροσωπεύει την αγωγιμότητα του κυττάρου. Το l αντιπροσωπεύει την απόσταση μεταξύ δύο ηλεκτροδίων με cm2 ως περιοχή διατομής και το l/a αντιπροσωπεύει τη σταθερά του στοιχείου, που αντιπροσωπεύεται από cm-1.

Η αγωγιμότητα μπορεί να υπολογιστεί ως εξής μετά τον προσδιορισμό της σταθεράς κυψέλης και της αγωγιμότητας του διαλύματος:

k =G x σταθερά κελιού

Εναλλακτικά, η αγωγιμότητα ισούται με την αγωγιμότητα πολλαπλασιαζόμενη με τη σταθερά του στοιχείου.

Οι ακόλουθοι παράγοντες επηρεάζουν την ηλεκτρολυτική ή ιοντική αγωγιμότητα:

• Οι ιδιότητες του ηλεκτρολύτη που υπάρχει στο διάλυμα

• Τα ιόντα παράγονται κατά το μέγεθος της διεργασίας και την ικανότητα διαλυτοποίησης.

• Οι ιδιότητες του διαλύτη, όπως η αντοχή του στην αλλαγή του σχήματος ή της κινητικότητας (ιξώδες).

• Η συγκέντρωση ηλεκτρολυτών στο διάλυμα

• Η θερμοκρασία στην οποία συντίθεται το διάλυμα

Ισοδύναμη αγωγιμότητα σε άπειρη αραίωση :

Καθώς ένα διάλυμα αραιώνεται, ιονίζεται ή αυξάνεται ο αριθμός των ιόντων, αυξάνεται και η τιμή της ισοδύναμης αγωγιμότητας.

Συμπέρασμα 

Η θερμική αγωγιμότητα καθορίζεται όχι μόνο από τη φύση του υλικού αλλά και από τη γεωμετρία του αγώγιμου στοιχείου. Για παράδειγμα, η αγωγιμότητα των χάλκινων συρμάτων διαφορετικών μηκών και/ή τμημάτων ποικίλλει. Επομένως, η αγωγιμότητα ορίζεται για να συγκρίνει τη συμβολή των υλικών στη θερμική αγωγιμότητα ενώ προσπαθεί να την απομονώσει από τα φαινόμενα του περιγράμματος.

Συμπερασματικά, η αγωγιμότητα αυξάνεται με μια διατομή (καθώς περισσότερη ροή μπορεί να περάσει ταυτόχρονα) και μειώνεται με τη διάρκεια μιας γραμμικής ηλεκτρικής ροής σε ένα αγώγιμο στοιχείο (καθώς εντοπίζεται περισσότερη αντίσταση).