Электропроводность растворов электролитов обусловлена движением ионов под действием электрического поля. Каждый ион вносит свой вклад в перенос заряда, и общая проводимость системы зависит от концентрации, природы электролита, подвижности ионов, температуры и взаимодействия между ними. Для количественной характеристики вводят понятия удельной электропроводности и молярной электропроводности.
Удельная электропроводность (κ) — величина, показывающая проводимость единицы объёма раствора. Она численно равна проводимости слоя раствора толщиной 1 см и площадью поперечного сечения 1 см².
Математически:
$$ \kappa = \frac{1}{\rho} $$
где ρ — удельное сопротивление раствора.
Удельная электропроводность зависит от:
Чем выше концентрация электролита, тем больше ионов в растворе, однако при значительных концентрациях межионные взаимодействия приводят к снижению подвижности, и рост κ замедляется.
Молярная электропроводность (Λₘ) характеризует проводимость раствора, содержащего 1 моль электролита в объёме, при котором электрическое поле охватывает все ионы данного количества вещества. Она определяется отношением удельной электропроводности к молярной концентрации:
$$ \Lambda_m = \frac{\kappa}{c} $$
где c — молярная концентрация электролита.
Иногда используют выражение через нормальную концентрацию:
$$ \Lambda = \frac{\kappa}{C} $$
где C — нормальная концентрация (эквиваленты на литр).
Молярная электропроводность показывает эффективность проводимости одного моля электролита и является важным параметром для анализа свойств растворов.
Для сильных электролитов при разбавлении наблюдается возрастание молярной электропроводности, так как уменьшаются силы межионного взаимодействия, и ионы приобретают большую подвижность. При бесконечном разбавлении достигается предельное значение:
Λm0 = limc → 0Λm
Для слабых электролитов молярная электропроводность возрастает более резко при разбавлении, что связано не только с ростом подвижности ионов, но и с увеличением степени диссоциации.
Экспериментально установлено, что предельная молярная электропроводность является аддитивной величиной и равна сумме вкладов катионов и анионов:
Λm0 = λ+0 + λ−0
где λ+0 и λ−0 — предельные ионные электропроводности катиона и аниона.
Этот закон имеет фундаментальное значение для определения подвижности отдельных ионов и для расчёта равновесий в растворах.
Исследование удельной и молярной электропроводности используется для:
Метод электропроводимости широко применяется в аналитической химии и электрохимии для получения количественной информации о составе и свойствах растворов.