Suyun elektriksel iletkenliği veya kondüktometri nedir? Damıtılmış suyun elektriksel direnci

Uzunluk ve mesafe Kütle Dökme katıların ve gıda maddelerinin hacminin ölçüleri Alan Hacim ve ölçü birimleri mutfak tarifleri Sıcaklık Basınç, mekanik stres, Young modülü Enerji ve iş Güç Kuvvet Zaman Doğrusal hız Düz açı Isıl verim ve yakıt verimliliği Sayılar Bilgi miktarını ölçen birimler Döviz kurları Kadın giyim ve ayakkabı bedenleri Erkek kıyafet ve ayakkabı bedenleri Açısal hız ve dönme hızı İvme Açısal ivme Yoğunluk Özgül hacim Atalet momenti Kuvvet Momenti Tork Özgül yanma ısısı (kütlece) Enerji yoğunluğu ve yakıtın özgül yanma ısısı (hacimce) Sıcaklık farkı Isıl genleşme katsayısı Isıl direnç Özgül ısıl iletkenlik Özgül ısı kapasitesi Enerjiye maruz kalma , termal radyasyon gücü Isı akısı yoğunluğu Isı transfer katsayısı Hacim akışı Kütle akış hızı Molar akış hızı Kütle akış yoğunluğu Molar konsantrasyon Çözeltideki kütle konsantrasyonu Dinamik (mutlak) viskozite Kinematik viskozite Yüzey gerilimi Buhar geçirgenliği Buhar geçirgenliği, buhar aktarım hızı Ses seviyesi Mikrofon duyarlılığı Ses basıncı seviyesi (SPL) Parlaklık Işık şiddeti Aydınlatma Bilgisayar grafiklerinde çözünürlük Frekans ve dalga boyu Diyoptri ve odak uzaklığında optik güç Diyoptri ve lens büyütme cinsinden optik güç (×) Elektrik yükü Doğrusal yük yoğunluğu Yüzey yük yoğunluğu Hacimsel yük yoğunluğu Elektrik akımı Doğrusal akım yoğunluğu Yüzey akımı yoğunluk Elektrik alan kuvveti Elektrostatik potansiyel ve voltaj Elektrik direnci Elektrik direnci Elektrik iletkenliği Spesifik elektrik iletkenliği Elektrik kapasitansı Endüktans Amerikan tel göstergesi dBm (dBm veya dBmW), dBV (dBV), watt ve diğer birimler cinsinden seviyeler Manyetomotor kuvvet Gerilim manyetik alan Manyetik akı Manyetik indüksiyon İyonlaştırıcı radyasyonun emilen doz oranı Radyoaktivite. Radyoaktif bozunma Radyasyonu. Maruz kalma dozu Radyasyon. Emilen doz Ondalık önekler Veri aktarımı Tipografi ve görüntü işleme Kereste hacmi birimleri Molar kütlenin hesaplanması Kimyasal elementlerin periyodik tablosu D. I. Mendeleev

Başlangıç değeri

Dönüştürülen değer

metre başına siemens metre başına mo metre başına mo santimetre başına abmo metre başına abmo santimetre başına statmo metre başına statmo santimetre başına siemens santimetre başına milisiemens metre başına milisiemens santimetre başına mikrosiemens metre başına mikrosiemens santimetre başına geleneksel elektrik iletkenliği birimi geleneksel elektrik iletkenliği katsayısı ppm , katsayısı. yeniden hesaplama 700 ppm, katsayı. yeniden hesaplama 500 ppm, katsayı. yeniden hesaplama 640 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 640 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 550 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 500 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 700

Elektrik iletkenliği hakkında daha fazla bilgi

Giriş ve Tanımlar

Elektriksel iletkenlik (veya elektriksel iletkenlik) bir maddenin elektrik akımını iletme veya içindeki elektrik yüklerini hareket ettirme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Bu, akım yoğunluğunun elektrik alan kuvvetine oranıdır. Bir kenarı 1 metre olan iletken malzemeden bir küp düşünürsek, iletkenlik bu küpün iki zıt tarafı arasında ölçülen elektrik iletkenliğine eşit olacaktır.

Spesifik iletkenlik aşağıdaki formülle iletkenlikle ilişkilidir:

G = σ(A/l)

Nerede G- elektiriksel iletkenlik, σ - spesifik elektrik iletkenliği, A- iletkenin yöne dik kesiti elektrik akımı Ve ben- iletkenin uzunluğu. Bu formül herhangi bir silindir veya prizma şeklindeki iletkenle kullanılabilir. Bu formülün dikdörtgen paralel boru için de kullanılabileceğini unutmayın, çünkü bu, tabanı dikdörtgen olan prizmanın özel bir durumudur. Elektriksel iletkenliğin elektriksel direncin karşılığı olduğunu hatırlayalım.

Bir iletkenin iletkenliği ile bir maddenin spesifik iletkenliği arasındaki farkı anlamak fizik ve teknolojiden uzak insanlar için zor olabilir. Bu arada elbette bunlar farklı fiziksel büyüklüklerdir. İletkenlik, belirli bir iletkenin veya cihazın (bir direnç veya kaplama banyosu gibi) bir özelliği iken iletkenlik, o iletkenin veya cihazın yapıldığı malzemenin doğal bir özelliğidir. Örneğin, bakır bir nesnenin şekli ve boyutu ne kadar değişirse değişsin, bakırın iletkenliği her zaman aynıdır. Aynı zamanda bakır telin iletkenliği uzunluğuna, çapına, kütlesine, şekline ve diğer bazı faktörlere bağlıdır. Elbette, daha yüksek iletkenliğe sahip malzemelerden yapılmış benzer nesneler daha yüksek iletkenliğe sahiptir (her zaman olmasa da).

Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), elektriksel iletkenlik birimi Metre başına Siemens (S/m). İçinde yer alan iletkenlik birimi, Alman bilim adamı, mucit ve girişimci Werner von Siemens'in (1816–1892) adını almıştır. 1847 yılında onun tarafından kurulan Siemens AG (Siemens), elektrik, elektronik, enerji, ulaşım ve tıbbi ekipman üreten en büyük şirketlerden biridir.

Elektriksel iletkenlik aralığı çok geniştir: cam (bu arada kırmızı ısıtıldığında elektriği iyi iletir) veya polimetil metakrilat (pleksiglas) gibi yüksek dirence sahip malzemelerden gümüş, bakır veya altın gibi çok iyi iletkenlere kadar. Elektriksel iletkenlik, yüklerin (elektronlar ve iyonlar) sayısı, hareket hızları ve taşıyabilecekleri enerji miktarı ile belirlenir. Sulu çözeltiler ortalama spesifik iletkenlik değerlerine sahiptir çeşitli maddelerörneğin galvanik banyolarda kullanılır. Ortalama iletkenlik değerlerine sahip elektrolitlere bir diğer örnek ise vücudun iç ortamıdır (kan, plazma, lenf ve diğer sıvılar).

Metallerin, yarı iletkenlerin ve dielektriklerin iletkenliği, Physical Quantity Converter web sitesinin aşağıdaki makalelerinde ayrıntılı olarak tartışılmaktadır: ve Elektriksel iletkenlik. Bu yazıda elektrolitlerin spesifik iletkenliğinin yanı sıra bunu ölçmek için yöntemler ve basit ekipmanı daha ayrıntılı olarak tartışacağız.

Elektrolitlerin spesifik elektriksel iletkenliği ve ölçümü

Yüklü iyonların hareketi sonucu bir elektrik akımının ortaya çıktığı sulu çözeltilerin spesifik iletkenliği, yük taşıyıcıların sayısı (çözeltideki maddenin konsantrasyonu), hareket hızları (iyonların hareketliliği) ile belirlenir. sıcaklığa bağlıdır) ve taşıdıkları yüke (iyonların değerliğine göre belirlenir). Bu nedenle çoğu sulu çözeltide konsantrasyondaki bir artış iyon sayısında bir artışa ve dolayısıyla iletkenlikte bir artışa yol açar. Ancak belirli bir maksimuma ulaştıktan sonra çözeltinin spesifik iletkenliği, çözelti konsantrasyonunun daha da artmasıyla azalmaya başlayabilir. Bu nedenle aynı tuzun iki farklı konsantrasyonuna sahip çözeltiler aynı iletkenliğe sahip olabilir.

Sıcaklık aynı zamanda iletkenliği de etkiler çünkü sıcaklık arttıkça iyonlar daha hızlı hareket eder ve bu da iletkenliğin artmasına neden olur. Saf su zayıf bir elektrik iletkenidir. Dengede havadaki karbondioksiti içeren ve toplam mineralizasyonu 10 mg/l'den az olan sıradan damıtılmış suyun özgül elektrik iletkenliği yaklaşık 20 mS/cm'dir. Çeşitli çözeltilerin spesifik iletkenliği aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Bir çözeltinin spesifik iletkenliğini belirlemek için bir direnç ölçer (ohmmetre) veya iletkenlik kullanılır. Bunlar neredeyse aynı cihazlardır, yalnızca ölçek açısından farklılık gösterir. Her ikisi de devrenin, elektrik akımının cihazın pilinden aktığı bölümündeki voltaj düşüşünü ölçer. Ölçülen iletkenlik değeri manuel veya otomatik olarak belirli iletkenliğe dönüştürülür. Bu, ölçüm cihazının veya sensörün fiziksel özellikleri dikkate alınarak yapılır. İletkenlik sensörleri basittir: bir elektrolite batırılmış bir çift (veya iki çift) elektrottur. İletkenliği ölçmek için sensörler aşağıdakilerle karakterize edilir: iletkenlik sensörü sabiti en basit durumda elektrotlar arasındaki mesafenin oranı olarak tanımlanır D akım akışına dik olan alana (elektrot) A

Bu formül, elektrotların alanı aralarındaki mesafeden önemli ölçüde daha büyükse işe yarar, çünkü bu durumda elektrik akımının çoğu elektrotlar arasında akar. Örnek: 1 santimetreküp sıvı için K = D/A= 1 cm/1 cm² = 1 cm⁻¹. Nispeten büyük bir mesafe boyunca aralıklı küçük elektrotlara sahip iletkenlik sensörlerinin, 1,0 cm⁻¹ ve daha yüksek sensör sabit değerleri ile karakterize edildiğini unutmayın. Aynı zamanda, birbirine yakın yerleştirilmiş nispeten büyük elektrotlara sahip sensörlerin sabiti 0,1 cm⁻¹ veya daha azdır. Elektriksel iletkenlik ölçümleri için sensör sabiti çeşitli cihazlar 0,01 ile 100 cm⁻¹ arasında değişir.

Teorik sensör sabiti: sol - k= 0,01 cm⁻¹, sağ - k= 1 cm⁻¹

Ölçülen iletkenlikten iletkenliği elde etmek için aşağıdaki formül kullanılır:

σ = K ∙ G

σ - S/cm cinsinden çözeltinin spesifik iletkenliği;

k- cm⁻¹ cinsinden sensör sabiti;

G- Siemens'teki sensörün iletkenliği.

Sensör sabiti genellikle geometrik boyutlarından hesaplanmaz, ancak belirli bir ölçüm cihazında veya bilinen iletkenliğe sahip bir çözüm kullanılarak belirli bir ölçüm düzeneğinde ölçülür. Ölçülen bu değer, çözeltinin ölçülen iletkenlik veya direnç değerlerinden iletkenliği otomatik olarak hesaplayan iletkenlik ölçere girilir. İletkenliğin çözeltinin sıcaklığına bağlı olması nedeniyle, bunu ölçen cihazlar genellikle sıcaklığı ölçen ve ölçümlerin otomatik sıcaklık telafisini sağlayan, yani sonuçları 25 ° C'lik standart bir sıcaklığa normalleştiren bir sıcaklık sensörü içerir. .

İletkenliği ölçmenin en basit yolu, bir çözeltiye batırılmış iki düz elektrota voltaj uygulamak ve akan akımı ölçmektir. Bu yönteme potansiyometrik denir. Ohm kanununa göre iletkenlik G akımın oranı BEN gerilime sen:

Ancak her şey yukarıda anlatıldığı kadar basit değildir; iletkenliği ölçerken birçok sorun vardır. Doğru akım kullanıldığında iyonlar elektrotların yüzeylerinde toplanır. Ayrıca elektrotların yüzeylerinde kimyasal reaksiyon meydana gelebilir. Bu durum elektrot yüzeylerinde polarizasyon direncinin artmasına ve dolayısıyla hatalı sonuçlara yol açmaktadır. Örneğin bir sodyum klorür çözeltisinin direncini geleneksel bir test cihazıyla ölçmeye çalışırsanız, dijital cihazın ekranındaki okumaların artan direnç yönünde nasıl hızla değiştiğini açıkça göreceksiniz. Polarizasyonun etkisini ortadan kaldırmak için genellikle dört elektrottan oluşan bir sensör tasarımı kullanılır.

Ölçüm sırasında sabit yerine kullanılması durumunda polarizasyon da önlenebilir veya her durumda azaltılabilir, hatta iletkenliğe bağlı olarak frekans bile ayarlanabilir. Düşük frekanslar, polarizasyonun etkisinin küçük olduğu düşük iletkenliği ölçmek için kullanılır. Yüksek iletkenlikleri ölçmek için daha yüksek frekanslar kullanılır. Tipik olarak frekans, ölçüm işlemi sırasında çözeltinin elde edilen iletkenlik değerleri dikkate alınarak otomatik olarak ayarlanır. Modern dijital iki elektrotlu iletkenlik ölçüm cihazları genellikle alternatif akım karmaşık şekil ve sıcaklık telafisi. Fabrikada kalibre edilirler ancak ölçüm hücresinin (sensör) sabiti zamanla değiştiğinden, çalışma sırasında sıklıkla yeniden kalibrasyon gerekir. Örneğin sensörler kirlendiğinde veya elektrotlar fiziksel ve kimyasal değişikliklere uğradığında değişebilir.

Geleneksel iki elektrotlu iletkenlik ölçerde (deneyimizde kullanacağımız cihaz budur), iki elektrot arasına alternatif bir voltaj uygulanır ve elektrotlar arasında akan akım ölçülür. Bu basit yöntemin bir dezavantajı vardır; yalnızca çözümün direnci değil, aynı zamanda elektrotların polarizasyonunun neden olduğu direnç de ölçülür. Polarizasyonun etkisini en aza indirmek için dört elektrotlu bir sensör tasarımının yanı sıra elektrotların platin siyahı ile kaplanması kullanılır.

Genel mineralizasyon

Elektriksel iletkenlik ölçüm cihazları genellikle belirlemek için kullanılır. toplam mineralizasyon veya katı madde içeriği(İng. toplam çözünmüş katılar, TDS). Bir sıvının çeşitli formlarda içerdiği organik ve inorganik maddelerin toplam miktarının ölçüsüdür: iyonize, moleküler (çözünmüş), koloidal ve süspansiyon halinde (çözünmemiş). Çözünen maddeler herhangi bir inorganik tuzu içerir. Bunlar esas olarak kalsiyum, potasyum, magnezyum, sodyumun klorürleri, bikarbonatları ve sülfatlarının yanı sıra suda çözünmüş bazı organik maddelerdir. Maddelerin toplam mineralizasyon olarak sınıflandırılabilmesi için ya çözünmüş olması ya da gözenek çapı 2 mikrometreden küçük olan filtrelerden geçen çok ince parçacıklar halinde olması gerekir. Çözeltide sürekli askıda kalan ancak böyle bir filtreden geçemeyen maddelere denir. askıda katı maddeler(İng. toplam askıda katı madde, TSS). Toplam askıda katı maddeler genellikle su kalitesini belirlemek için ölçülür.

Katı içeriğini ölçmek için iki yöntem vardır: gravimetrik analiz En doğru yöntem olan ve iletkenlik ölçümü. İlk yöntem en doğrudur, ancak çok fazla zaman ve kullanılabilirlik gerektirir. laboratuvar ekipmanlarıçünkü suyun kuru bir kalıntı elde edilinceye kadar buharlaştırılması gerekir. Bu genellikle laboratuvar koşullarında 180°C'de yapılır. Tamamen buharlaştıktan sonra kalıntı hassas bir terazide tartılır.

İkinci yöntem gravimetrik analiz kadar doğru değildir. Ancak pahalı olmayan bir ölçüm cihazı ile birkaç saniyede yapılan basit bir iletkenlik ve sıcaklık ölçümü olduğundan oldukça kullanışlı, yaygın ve en hızlı yöntemdir. Spesifik elektrik iletkenliğini ölçme yöntemi, suyun spesifik iletkenliğinin doğrudan içinde çözünen iyonize maddelerin miktarına bağlı olması nedeniyle kullanılabilir. Bu yöntem özellikle içme suyunun kalitesini izlemek veya bir çözeltideki toplam iyon sayısını tahmin etmek için uygundur.

Ölçülen iletkenlik çözeltinin sıcaklığına bağlıdır. Yani, sıcaklık arttıkça iletkenlik de artar, çünkü çözeltideki iyonlar sıcaklık arttıkça daha hızlı hareket eder. Sıcaklıktan bağımsız ölçümler elde etmek için, ölçüm sonuçlarının indirgendiği standart (referans) sıcaklık kavramı kullanılır. Referans sıcaklığı, farklı sıcaklıklarda elde edilen sonuçları karşılaştırmanıza olanak tanır. Böylece, bir iletkenlik ölçer gerçek iletkenliği ölçebilir ve ardından sonucu otomatik olarak 20 veya 25°C'lik bir referans sıcaklığa ayarlayacak bir düzeltme fonksiyonu kullanabilir. Çok yüksek doğruluk gerekiyorsa, numune bir inkübatöre yerleştirilebilir ve ardından ölçüm cihazı, ölçümlerde kullanılacak sıcaklıkta kalibre edilebilir.

Çoğu modern iletkenlik ölçer, hem sıcaklık düzeltmesi hem de sıcaklık ölçümü için kullanılan yerleşik bir sıcaklık sensörüne sahiptir. En gelişmiş cihazlar, ölçülen değerleri iletkenlik, direnç, tuzluluk, toplam tuzluluk ve konsantrasyon birimlerinde ölçme ve görüntüleme yeteneğine sahiptir. Ancak tüm bu cihazların yalnızca iletkenlik (direnç) ve sıcaklığı ölçtüğünü bir kez daha belirtelim. Ekranda gösterilen tüm fiziksel büyüklükler, otomatik sıcaklık kompanzasyonu ve ölçülen değerlerin standart sıcaklığa getirilmesi için kullanılan, ölçülen sıcaklık dikkate alınarak cihaz tarafından hesaplanır.

Deney: toplam mineralizasyon ve iletkenliğin ölçülmesi

Son olarak, ucuz bir TDS-3 toplam mineralizasyon ölçer (aynı zamanda salinometre, salinometre veya iletkenlik ölçer olarak da bilinir) kullanarak iletkenliği ölçmek için çeşitli deneyler gerçekleştireceğiz. "İsimsiz" TDS-3 cihazının eBay'deki fiyatı, bu yazının yazıldığı sırada teslimat dahil 3,00 ABD Dolarından azdır. Tamamen aynı cihaz, ancak üreticinin adıyla birlikte, 10 kat daha pahalı. Ancak her iki cihazın da aynı fabrikada üretilme ihtimali çok yüksek olsa da bu, markaya para ödemeyi sevenler için. TDS-3 sıcaklık dengelemesi yapar ve bu amaçla elektrotların yanında bulunan bir sıcaklık sensörüyle donatılmıştır. Bu nedenle termometre olarak da kullanılabilir. Cihazın aslında mineralizasyonun kendisini değil, iki tel elektrot arasındaki direnci ve çözeltinin sıcaklığını ölçtüğünü bir kez daha belirtmek gerekir. Kalibrasyon faktörlerini kullanarak diğer her şeyi otomatik olarak hesaplar.

Toplam mineralizasyon ölçer, örneğin içme suyunun kalitesini izlerken veya bir akvaryumdaki veya tatlı su havuzundaki suyun tuzluluğunu belirlerken katı madde içeriğini belirlemenize yardımcı olabilir. Filtrenin veya membranın ne zaman değiştirilme zamanının geldiğini bilmek için su filtreleme ve arıtma sistemlerindeki su kalitesini izlemek için de kullanılabilir. Cihaz fabrikada 342 ppm (milyonda parça veya mg/L) sodyum klorür çözeltisi NaCl ile kalibre edilmiştir. Cihazın ölçüm aralığı 0–9990 ppm veya mg/l'dir. PPM - milyon başına parça, temel göstergenin 1 10⁻⁶'sine eşit, göreceli değerlerin boyutsuz bir ölçüm birimi. Örneğin, 5 mg/kg'lık bir kütle konsantrasyonu = 1.000.000 mg'da 5 mg = 5 ppm veya ppm. Yüzdenin yüzde biri olduğu gibi, ppm de milyonda birdir. Yüzdeler ve ppm anlam olarak birbirine çok benzer. Yüzdelerin aksine milyon başına parça, çok zayıf çözeltilerin konsantrasyonunu belirtmek için kullanışlıdır.

Cihaz, iki elektrot arasındaki elektriksel iletkenliği (yani direncin tersini) ölçer, ardından yukarıdaki iletkenlik formülünü kullanarak, sensör sabitini hesaba katarak sonucu spesifik elektriksel iletkenliğe (İngilizce literatürde EC kısaltması sıklıkla kullanılır) dönüştürür. K, daha sonra elde edilen iletkenliği 500 dönüşüm faktörüyle çarparak başka bir dönüşüm gerçekleştirir. Sonuç, milyonda bir (ppm) cinsinden toplam tuzluluk değeridir. Bununla ilgili daha fazla ayrıntıyı aşağıda bulabilirsiniz.

Bu toplam mineralizasyon ölçer, yüksek tuz içeriğine sahip suyun kalitesini test etmek için kullanılamaz. Yüksek tuz içeriğine sahip maddelere örnek olarak bazı gıdalar (normal tuz içeriği 10 g/l olan normal çorba) ve deniz suyu verilebilir. Bu cihazın ölçebildiği maksimum sodyum klorür konsantrasyonu 9990 ppm veya yaklaşık 10 g/l'dir. Bu, gıdalardaki tipik tuz konsantrasyonudur. Bu cihaz aynı zamanda deniz suyunun tuzluluğunu da ölçemez; zira tuzluluk genellikle 35 g/l veya 35.000 ppm olup cihazın ölçebileceğinden çok daha yüksektir. Bu kadar yüksek bir konsantrasyonu ölçmeye çalışırsanız cihaz Err hata mesajını görüntüleyecektir.

TDS-3 tuzluluk ölçer spesifik iletkenliği ölçer ve kalibrasyon ve konsantrasyona dönüştürme için "500 ölçeği" (veya "NaCl ölçeği") adı verilen ölçeği kullanır. Bu, ppm konsantrasyonunu elde etmek için mS/cm cinsinden iletkenlik değerinin 500 ile çarpılması anlamına gelir. Yani örneğin 1,0 mS/cm 500 ile çarpılarak 500 ppm elde edilir. Farklı endüstriler farklı ölçekler kullanır. Örneğin hidroponikte üç ölçek kullanılır: 500, 640 ve 700. Aralarındaki tek fark kullanımdır. 700 ölçeği, bir çözeltideki potasyum klorür konsantrasyonunun ölçülmesine dayanır ve spesifik iletkenliğin konsantrasyona dönüşümü aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir:

1,0 mS/cm x 700, 700 ppm verir

640 ölçeği, mS'yi ppm'ye dönüştürmek için 640 dönüşüm faktörünü kullanır:

1,0 mS/cm x 640, 640 ppm verir

Deneyimizde öncelikle damıtılmış suyun toplam mineralizasyonunu ölçeceğiz. Tuzluluk ölçer 0 ppm'yi gösteriyor. Multimetre 1,21 MOhm'luk bir direnç gösterir.

Deney için konsantrasyonu 1000 ppm olan bir sodyum klorür NaCl çözeltisi hazırlayacağız ve konsantrasyonu TDS-3 kullanarak ölçeceğiz. 100 ml çözelti hazırlamak için 100 mg sodyum klorürü çözüp 100 ml'ye damıtılmış su eklememiz gerekir. 100 mg sodyum klorürü tartın ve bir ölçüm silindirine yerleştirin, biraz damıtılmış su ekleyin ve tuz tamamen eriyene kadar karıştırın. Daha sonra 100 ml işaretine kadar su ekleyin ve tekrar iyice karıştırın.

İletkenliği deneysel olarak belirlemek için TDS-3 elektrotlarıyla aynı malzemeden yapılmış ve aynı boyutlarda iki elektrot kullandık. Ölçülen direnç 2,5 KOhm idi.

Artık sodyum klorürün direncini ve ppm konsantrasyonunu bildiğimize göre, yukarıdaki formülü kullanarak TDS-3 tuzluluk ölçerin hücre sabitini yaklaşık olarak hesaplayabiliriz:

K = σ/G= 2 mS/cm x 2,5 kOhm = 5 cm⁻¹

Bu 5 cm⁻¹ değeri, aşağıda belirtilen elektrot boyutlarıyla TDS-3 ölçüm hücresinin hesaplanan sabit değerine yakındır (bkz. şekil).

D = 0,5 cm - elektrotlar arasındaki mesafe;
W = 0,14 cm - elektrotların genişliği
L = 1,1 cm - elektrotların uzunluğu

TDS-3 sensör sabiti K = D/A= 0,5/0,14x1,1 = 3,25 cm⁻¹. Bu yukarıda elde edilen değerden pek farklı değildir. Yukarıdaki formülün sensör sabitinin yalnızca yaklaşık bir tahminine izin verdiğini hatırlayalım.

Ölçü birimlerini bir dilden diğerine çevirmeyi zor mu buluyorsunuz? Meslektaşlarınız size yardım etmeye hazır. TCTerms'e bir soru gönderin ve birkaç dakika içinde bir cevap alacaksınız.

Herhangi bir iletkenin elektrik direncinin aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabileceğini fizik dersinden hatırlıyorsunuz:

burada R, Ohm cinsinden dirençtir;

l - iletken uzunluğu, cm;

S - kesit alanı, cm2;

r - direnç, yani. 1 cm uzunluğunda ve 1 cm2 kesit alanına sahip bir iletkenin direnci.

Elektrokimyada, belirtilen karşılıklı miktarların kullanılması gelenekseldir:

L değerine elektriksel iletkenlik denir ve Siemens (Sm) Sm = Ohm -1 cinsinden ölçülür.

À miktarına spesifik elektriksel iletkenlik denir. À değerinin cm×cm -1 cinsinden ölçüldüğü sonucunu çıkarmak kolaydır. Şekil 3.1'de. elektriksel iletkenliği ölçmek için kullanılan bir kondüktometrik hücre sunulmaktadır. Bu, içine iki platin elektrotun (2) yerleştirildiği, test çözeltisine (3) yerleştirilen, tabanı olmayan bir kaptır (1).

K değeri deneysel olarak belirlenir. Bunu yapmak için, À'nin bilindiği bir çözeltinin elektriksel iletkenliğini L ölçmek gerekir. Genellikle bu amaç için bilinen konsantrasyondaki (0,1; 0,05; 0,01 mol/dm3) potasyum klorür çözeltileri kullanılır ve değerleri tablolarda mevcuttur.

Denklem (3.5.)'den şu sonuç çıkar:

Özgül iletkenlik, alanı 1 cm2 olan iki elektrot arasına yerleştirilen bir çözeltinin elektriksel iletkenliğidir., 1 cm mesafede bulunur.

elektrik taşıyan iyonların sayısı artıyor. Hem güçlü hem de zayıf elektrolitlerin seyreltik çözeltilerinde konsantrasyondaki bir artış, iyon sayısındaki artışla ilişkili olarak iletkenlikte bir artışa yol açar. Yüksek konsantrasyonların olduğu bölgede À'de bir azalma gözlenir. Güçlü elektrolitler için bunun nedeni çözeltilerin viskozitesindeki artış ve iyonlar arasındaki elektrostatik etkileşimdeki artıştır. Zayıf elektrolitler için bu etki, ayrışma derecesindeki bir azalma ve dolayısıyla iyon sayısındaki bir azalma ile ilişkilidir.

Sıcaklık arttıkça elektrolitlerin özgül iletkenliği artar:

A 2 = A 1 [ 1 + a(T 2 - T 1)] (3.7.)

Bu denklemde - 1 ve - 2, T 1 ve T 2 sıcaklıklarındaki iletkenliktir ve a, iletkenliğin sıcaklık katsayısıdır. Örneğin tuzlar için a » 0,02. Bu, sıcaklıktaki bir derecelik artışın iletkenlikte yaklaşık %2'lik bir artışa yol açtığı anlamına gelir. Bunun nedeni, sıcaklık arttıkça çözeltilerin hidrasyon derecesinin ve viskozitesinin azalmasıdır.

Elektrolitlerden farklı olarak metallerin elektriksel iletkenliğinin artan sıcaklıkla azaldığı unutulmamalıdır.

Molar elektrik iletkenliği

Molar iletkenlik l aşağıdaki formülle spesifik iletkenlikle ilişkilidir:

l = À×1000/s (3,8.)

Bu ifadede c, çözeltinin molar konsantrasyonudur, mol×dm -3. Molar iletkenlik cm×cm 2 ×mol -1 cinsinden ifade edilir. Bu yüzden,

molar iletkenlik, elektrotlar arasında 1 cm'lik bir mesafede 1 mol madde içeren bir çözeltinin iletkenliğidir.

Hem güçlü hem de zayıf elektrolitlerin molar elektrik iletkenliği artan konsantrasyonla azalır. Güçlü ve zayıf elektrolitler için l'nin c'ye bağımlılığının doğası farklıdır çünkü Konsantrasyonun etkisi çeşitli nedenlerden kaynaklanmaktadır.

Güçlü elektrolitler. Düşük konsantrasyonlarda, molar iletkenliğin konsantrasyona bağımlılığı ampirik Kohlrausch denklemi ile ifade edilir:

l = l 0 –bÖс (3.9.)

burada b deneysel olarak belirlenen bir sabittir,

ve ben 0 – Sonsuz seyreltmede veya sınırlı molar iletkenlikte molar elektrik iletkenliği.

Böylece,

liml C® 0 = l 0 (3.10.)

Konsantrasyonu sıfır olan bir çözelti hazırlamak mümkün değildir. Güçlü elektrolitler için l 0 değeri grafiksel olarak belirlenebilir. Denklem (3.9.)'den, güçlü elektrolitler için l = f(Öc) grafiğinin düz bir çizgi olduğu anlaşılmaktadır (Şekil 3.3., çizgi 1).

Farklı konsantrasyonlarda bir dizi çözüm hazırlarsanız, iletkenliklerini L ölçerseniz, l = f(Öc)'yi hesaplayıp çizerseniz, ardından elde edilen düz çizgiyi ordinat (c = 0)'a tahmin ederek l 0'ı belirleyebilirsiniz. Güçlü elektrolitlerin çözeltinin konsantrasyonuna bakılmaksızın tamamen ayrıştığını dikkate alırsak, 1 mol maddeden oluşan iyon sayısının her zaman aynı olduğu sonucuna varırız. Bu, iyonların hareket hızının çözeltinin konsantrasyonuna bağlı olduğu anlamına gelir; konsantrasyon arttıkça artar iyon inhibisyonu. Bu fenomen, çözeltideki her iyonun etrafındaki oluşumla ilişkilidir. iyonik atmosfer ağırlıklı olarak zıt işaretli iyonlardan oluşur. Konsantrasyon arttıkça çözeltinin viskozitesi de artar. İyonların elektrik alanındaki hareketinin yavaşlamasının üzerinde durmayacağımız başka nedenleri de var.

Belirli bir konsantrasyonun çözümü için l değerini deneysel olarak belirlerseniz ve grafiksel olarak l 0'ı bulursanız, elektriksel iletkenlik katsayısının değerini hesaplayabilirsiniz. F :

F= l / l 0 (3.11.)

Katsayı Fİyonların inhibisyon derecesini karakterize eder ve çözelti seyreltildiğinde birlik olma eğilimindedir.

Zayıf elektrolitler. Zayıf elektrolitlerin molar iletkenliği, güçlü elektrolit çözeltilerine göre önemli ölçüde daha azdır (Şekil 3.3, satır 2). Bunun nedeni, düşük konsantrasyonlarda bile zayıf elektrolitlerin ayrışma derecesinin küçük olmasıdır. Çözeltiler seyreltildiğinde zayıf elektrolitlerin molar iletkenliğinde meydana gelen bir artış, Ostwald'ın seyreltme yasasına göre ayrışma derecesindeki bir artışla ilişkilidir. S. Arrhenius, zayıf bir elektrolitin molar iletkenliğinin, şu ifadeyle ayrışma derecesine bağlı olduğunu öne sürdü:

A= l / l 0 (3.12.)

Böylece, zayıf bir elektrolitin ayrışma derecesi, maksimum molar iletkenliği l 0 biliniyorsa hesaplanabilir. Ancak l = f(Öc) grafiğini tahmin ederek l 0'ı grafiksel olarak belirlemek imkansızdır çünkü azalan konsantrasyonla birlikte eğri (Şekil 3.3., satır 2) ordinata asimptotik olarak yaklaşır.

l 0 değeri yasa kullanılarak belirlenebilir Kohlrausch iyon hareketinin bağımsızlığı:

Çözeltinin sonsuz seyreltilmesiyle elektrolitin molar elektrik iletkenliği, katyonların ve anyonların maksimum hareketliliklerinin toplamına eşittir.

l 0 =l 0,+ + l 0,– (3.13.)

Katyon ve anyonun hareketlilikleri iyonların mutlak hareket hızlarıyla orantılıdır (bkz. Tablo 3.1.).

l 0,+ = F×U +; l 0,– = F×U – (3.14.)

Bu formüllerde F, Faraday adı verilen ve 96494 Coulomb'a (C) eşit olan bir elektrik birimidir. Tablo 3.2'de. Bazı iyonların maksimum hareketliliği verilmiştir.

İyon hareketinin bağımsızlığı yasasının hem zayıf hem de güçlü elektrolitler için geçerli olduğuna dikkat edilmelidir.

Tablo 3.2.

25 0 C'de iyonların hareketliliğinin sınırlandırılması (cm 2 ×Cm×mol -1)

Katyon	ben 0,+	Anyon	ben 0,–
H + K + Na + Li + Ag + Ba 2+ Ca 2+ Mg 2+	349,8 73,5 50,1 38,7 61,9 127,2 119,0 106,1	OH - I - Br - Cl - NO 3 - CH3 COO - SO 4 2-	76,8 78,4 76,3 71,4 40,9 160,0

İletkenlik ölçümlerinin uygulamaları

Elektriksel iletkenliğin ölçülmesine dayanan bir araştırma yöntemine denir kondüktometri. Bu yöntem laboratuvar uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektriksel iletkenliği ölçen cihaza denir iletkenlik ölçer. Özellikle kondüktometrik yöntem, zayıf elektrolitlerin ayrışma sabitlerinin belirlenmesini mümkün kılar.

Örnek. Asetik asidin ayrışma sabitinin belirlenmesi.

a) Kondüktometrik hücrenin sabitini bulmak için molar derişimleri 0,1 ve 0,02 mol×dm -3 olan potasyum klorür çözeltileri hazırladık ve iletkenliklerini ölçtük, L 1 = 0,307 S ve L 2 ='ye eşit olduğu ortaya çıktı. Sırasıyla 0.0645 S Tabloda belirtilen konsantrasyonlardaki potasyum klorür çözeltilerinin spesifik iletkenlik değerlerini buluyoruz:

- 1 = 1,29×10 -1 Sm×cm -1; À 2 = 2,58×10 -2 Sm×cm -1

Denklem 3.6'ya göre. Hücre sabitini hesaplıyoruz:

K 1 = À 1 /L 1 = 0,42 cm -1

K 2 = À 2 /L 2 = 0,40 cm -1

Ortalama değer K = 0,41 cm -1

b) C 1 = 0,02 mol × dm -3 ve c 2 = 1 × 10 -3 mol × dm -3 konsantrasyonlarına sahip iki asetik asit çözeltisi hazırladık. Bir iletkenlik ölçer kullanılarak elektriksel iletkenlikleri ölçüldü:

L 1 = 5,8×10-4 cm; L 2 = 1,3 × 10 -4 Bkz.

c) Spesifik iletkenliği hesaplayın:

À 1 = L 1 ×K = 5,8×10 -4 ×0,41 = 2,378×10 -4 Cm×cm -1

À 2 = L 2 ×K = 1,2×10 -4 ×0,41 = 0,492×10 -4 Sm×cm -1

d) Formül (3.8.)'i kullanarak molar elektrik iletkenliğini buluruz l 1 = 11,89 Sm × cm 2 × mol -1; l 2 = 49,2 cm×cm 2 ×mol -1

e) Tablo 3.2'yi kullanarak buluyoruz. asetik asidin maksimum molar iletkenliğinin değeri: l 0 = 349,8 +40,9 = 390,7 S cm × cm 2 × mol -1.

e) Son olarak, her çözüm için ayrışma derecesini (denklem 3.12.) ve ayrışma sabitini hesaplıyoruz.

a 1 = 3,04×10-2; a 2 = 1,26×10 -1

K1 = 1,91×10-5; K 2 = 1,82×10 -5

Ortalama değer K = 1,86×10 -5

Bu görevin teknik olarak uygulanması, insanlığın, elektriğin üretimi, dönüşümü ve iletimi sırasında ısı kayıpları şeklinde en uygun enerji türünün kullanımı için fahiş bir haraç ödememesine izin verecektir. Süperiletkenliğin geliştirilmesinin dolaylı bir etkisi, emisyonlardaki azalma nedeniyle çevrede önemli bir iyileşme olacaktır. zararlı ürünler termik santrallerde kömür, akaryakıt ve gazın yakılması, dünya atmosferinin gereksiz ısınmasının durdurulması ve sera gazı emisyonlarının azaltılması.

İletkenlik, dirençle birlikte elektrik mühendisliği ve diğer teknik bilimlerde büyük bir rol oynar. Fiziksel anlamı hidrolik muadilinden sezgisel olarak açıktır - herkes geniş bir hortumun su akışına karşı daha düşük dirence sahip olduğunu ve buna göre suyu ince olandan daha iyi geçirdiğini anlar. Aynı şey elektrik iletkenliği için de geçerlidir; direnci düşük olan madde elektriği daha iyi iletir.

Elektriksel iletkenlik birimi, adını ünlü Alman mühendis, mucit, bilim adamı ve sanayici - Siemens'in kurucusu - Ernst Werner von Siemens'ten almıştır. Bu arada, modern ohmdan biraz farklı olan cıva direnç birimini öneren oydu. Siemens, direnç birimini, 100 cm yüksekliğinde ve 1 mm² kesitli bir cıva sütununun 0°C sıcaklıktaki direnci olarak tanımladı.

Fenomenlerin fiziği

zor, sıvı veya gazlı plazma

kristalimsi Ve amorf.

Bu bölgelere denir değerlik iletim bandı yasak bölge

Metallerin elektriksel iletkenliği

Elektronların keşfinden çok önce, metallerdeki akımın geçişinin, sıvı elektrolitlerdeki akımın aksine, madde aktarımıyla ilişkili olmadığı deneysel olarak gösterilmiştir. Alman fizikçi Carl Viktor Eduard Riecke tarafından 1901'de gerçekleştirilen, sadeliğiyle zarif bir deney, metallerdeki mevcut taşıyıcıların o zamanlar bilinmeyen belirli bir madde olduğunu ikna edici bir şekilde kanıtladı. Bir yıl boyunca, farklı metallerden (bakır-alüminyum-bakır) oluşan bir tür "sandviç" içinden elektrik akımı geçirdi ve deneyin sonunda metallerin karışmadığını keşfetti. Daha sonra, Danimarkalı bilim adamı Niels Bohr'un çalışmaları aracılığıyla, atomun gezegensel yapısına ilişkin bir teori oluşturuldu ve parlak bir şekilde doğrulandı; bu teori, şu anda nükleon dediğimiz parçacıkları (bunlar protonlar ve nötronlardır) içeren pozitif bir çekirdekten ve dıştan oluşur. Negatif yüklü elektronların kabukları. Fizikçiler bazı ayarlamalar yapmış olsalar da hala bu teoriyi kullanıyorlar.

Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği doğası gereği elektroniktir ve büyük ölçüde yabancı maddelere bağlıdır. Bu özelliğin teknik kullanımı, amplifikatörlerin ve modern elektroniklerin temel elemanlarının oluşturulmasında uygulama alanı bulmuştur. Karakteristik yarı iletkenler, atomların dış kabuğundaki elektron çiftlerinden kovalent bağlarla birbirine bağlanan atomların kristal yapısını oluşturan dört değerlikli germanyum (Ge) ve silikondur (Si). Yabancı maddelerin eklenmesi bu yarı iletkenlerin iletkenliğini önemli ölçüde değiştirir. Örneğin, beş değerlikli galyum (Ga) veya arsenik (As) atomları eklenirken, yarı iletkende, yarı iletken örneğinin ortak özelliği haline gelen fazla miktarda değerlik elektronu oluşur, bu durumda n tipi iletkenlikten söz edilir. Bir yarı iletkene üç değerlikli indiyum (In) eklenirse, değerlik elektronlarının eksikliği oluşur, bu durumda "delik" p tipi iletkenlikten söz ederler.

Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği, elektrik veya manyetik alan, değişen yoğunluk ve spektrumdaki ışıkla aydınlatma veya gama ışınları dahil çeşitli radyasyon türlerine maruz kalma gibi dış faktörlerin uygulanmasına büyük ölçüde bağlıdır. İngilizce terminolojide "quanta" kelimesi kullanılmaz. Katkılı yarı iletkenlerin bu özelliği modern teknolojilerde geniş uygulama alanı bulmuştur. Tek yönlü iletkenliğin benzersiz özelliği, farklı iletkenlik türlerine sahip yarı iletkenlerin bir kombinasyonu tarafından sahip olunmaktadır. Pn kavşağı modern elektroniğin temeli haline geldi.

katyonlar Ve anyonlar

Gazların elektriksel iletkenliği

fotokimyasal iyonizasyon darbe iyonizasyonu

Biyolojide elektriksel iletkenlik

Süperiletkenlik

"Elektriksel iletkenlik" terimi esas olarak fizik ve elektrik mühendisliği uzmanlarına aşinaysa, gazetecilerin çabalarıyla neredeyse herkes süper iletkenleri duymuştur. Termonükleer enerjinin gelişmesiyle birlikte normal dünya sıcaklıklarında çalışan süper iletken malzemelerin yaratılması 21. yüzyıl fiziğinin hayali ve felsefe taşıdır.

Bu görevin teknik olarak uygulanması, insanlığın, elektriğin üretimi, dönüşümü ve iletimi sırasında ısı kayıpları şeklinde en uygun enerji türünün kullanımı için fahiş bir haraç ödememesine izin verecektir. Süperiletkenliğin geliştirilmesinin dolaylı etkisi, termik santrallerden kömür, akaryakıt ve gaz gibi zararlı yanma ürünlerinin emisyon seviyesinin azalması ve gereksiz enerji tüketiminin sona ermesi nedeniyle çevre ekolojisinde önemli bir iyileşme olacaktır. Dünya atmosferinin ısınması ve sera gazı emisyonlarının azaltılması.

Buna ek olarak, süperiletkenlerin sanayi ve ulaşımın çeşitli sektörlerine tanıtılması, meyvelerinden tüm Dünya nüfusunun yararlanabileceği yeni bir teknik devrime yol açacaktır. Tüm elektrikli makinelerin (jeneratörler, transformatörler, motorlar) boyutları küçülecek, ancak güçleri artacaktır; süperiletkenliğe dayalı elektromıknatısların kullanılması, termonükleer füzyon sorununun çözümüne önemli ölçüde yaklaşacak ve yüksek hızlı trenler gerçeğe dönüşecek.

Buna dayanarak, dünya çapındaki bilim adamlarının ve mühendislerin süperiletkenlik sorununa olan ilgisi anlaşılabilir ve pratik süperiletkenliği gerçekleştirebilecek ilk malzemeler zaten ortaya çıkıyor. Son zamanlarda araştırma çabalarının ana yönü, temelde benzersiz iletkenliğe sahip iki boyutlu yapılar olan grafen ve grafen benzeri malzemeler haline geldi.

Elektriksel iletkenliğin tanımı ve birimleri

Elektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektrik akımını kendi içinden geçirme yeteneğidir. Elektriksel iletkenlik veya başka bir şekilde elektriksel iletkenlik, direncin tersidir. İletkenlik G harfiyle gösterilir.

SI sisteminde elektriksel iletkenlik siemens cinsinden ölçülür (1 Sm = 1 Ohm⁻¹). Gauss sisteminde ve SGSE'de staticsiemens, SGSM'de ise absiemens kullanılır.

Fenomenlerin fiziği

Herhangi bir malzemenin elektriksel iletkenliği her şeyden önce fiziksel durumuna göre belirlenir: madde zor, sıvı veya gazlı. Ayrıca maddenin dördüncü bir durumu da vardır. plazma Güneşimizin üst katmanlarını oluşturur.

Katılarda elektriksel iletkenlik olgusu göz önüne alındığında, kimse olmadan yapılamaz. modern fikirler katı hal fiziği ve bant iletkenlik teorisi. Yapısal açıdan katılar ikiye ayrılır: kristalimsi Ve amorf.

Kristalin maddeler düzenli bir geometrik yapıya sahiptir; bir maddenin atomları veya molekülleri bir tür hacimsel veya düz kafes oluşturur; Bu malzemeler metalleri, alaşımlarını ve yarı iletkenleri içerir. Amorf maddelerin kristal kafesi yoktur.

Kristalin içindeki atomların değerlik elektronlarından, belirli bir atoma ait olmayan elektron toplulukları oluşur. İzole edilmiş bir atomdaki elektronların durumları ayrı enerji seviyeleriyle sınırlı olduğu gibi, bir katıdaki elektronların durumları da sınırlıdır. ayrık enerji bölgeleri. Bu bölgelere denir değerlik veya doldurulmuş alanlar. Değerlik bandına ek olarak kristalin iletim bandı, kural olarak değerlik değerinin üzerinde yer alır. Dielektrik ve yarı iletkenlerdeki bu iki bölge ayrılmıştır yasak bölge yani tek bir elektronun bile bulunamadığı bir enerji bandı.

Bant teorisi açısından dielektrikler, yarı iletkenler ve metaller yalnızca bant aralıklarında farklılık gösterir. Dielektrikler en geniş bant aralığına sahiptir ve bazen 15 eV'ye ulaşır. Mutlak sıfır sıcaklıkta iletim bandında elektron yoktur, ancak oda sıcaklığında termal enerji nedeniyle valans bandından çıkan belirli sayıda elektron zaten olacaktır. İletkenlerde (metallerde), iletim bandı ve değerlik bandı örtüşür, bu nedenle mutlak sıfır sıcaklıkta, bu örtüşen bantta hareket edebilen ve bir akım oluşturabilen yeterince büyük sayıda iletken elektron vardır. Yarıiletkenlerin bant aralıkları küçüktür ve elektriksel iletkenlikleri sıcaklığa ve diğer faktörlere olduğu kadar yabancı maddelerin varlığına da oldukça bağlıdır.

Metallerin elektriksel iletkenliği

Metallerin iletkenliği, metal atomlarının dış kabuklarından, belirli bir atoma ait olmayan, ancak numunenin tüm atom topluluğunun özelliği haline gelen çok sayıda değerlik elektronunun varlığından kaynaklanmaktadır. Dış kabuklarında daha fazla sayıda elektron bulunan metal atomlarının aynı zamanda daha yüksek elektrik iletkenliğine sahip olması oldukça doğaldır; buna bakır (Cu), gümüş (Ag) ve altın (Au) da dahildir; bu metallerin değerini her zaman ayırt eden bir özelliktir. elektrik mühendisliği ve elektronik için.

Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği

Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği doğası gereği elektroniktir ve büyük ölçüde yabancı maddelere bağlıdır. Teknik kullanım Bu özellik, amplifikatörlerin ve modern elektroniklerin temel elemanlarının oluşturulmasında uygulama alanı bulmuştur. Karakteristik yarı iletkenler, atomların dış kabuğundaki elektron çiftlerinden kovalent bağlarla birbirine bağlanan atomların kristal yapısını oluşturan dört değerlikli germanyum (Ge) ve silikondur (Si). Yabancı maddelerin eklenmesi bu yarı iletkenlerin iletkenliğini önemli ölçüde değiştirir. Örneğin, beş değerlikli galyum (Ga) veya arsenik (As) atomları eklenirken, yarı iletkende, yarı iletken örneğinin ortak özelliği haline gelen fazla miktarda değerlik elektronu oluşur, bu durumda n tipi iletkenlikten söz edilir. Bir yarı iletkene üç değerlikli indiyum (In) eklenirse, değerlik elektronlarının eksikliği oluşur, bu durumda "delik" p tipi iletkenlikten söz ederler.

Yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliği, elektrik veya manyetik alan, değişen yoğunluk ve spektrumdaki ışıkla aydınlatma veya gama ışınları dahil çeşitli radyasyon türlerine maruz kalma gibi dış faktörlerin uygulanmasına büyük ölçüde bağlıdır. İngilizce terminolojide "quanta" kelimesi kullanılmaz. Katkılı yarı iletkenlerin bu özelliği geniş uygulama alanı bulmuştur. modern teknolojiler. Tek yönlü iletkenliğin benzersiz özelliği, modern elektroniğin temeli haline gelen p-n bağlantısı adı verilen, farklı iletkenlik türlerine sahip yarı iletkenlerin bir kombinasyonuna sahiptir.

Elektrolitlerin elektriksel iletkenliği

Elektrolitlerin elektriksel iletkenliği, madde çözeltilerinin bir elektrik voltajı uygulandığında elektrik akımını iletme yeteneğidir. İçlerindeki mevcut taşıyıcılar pozitif ve negatif yüklü iyonlardır - katyonlar Ve anyonlar Elektrolitik ayrışma nedeniyle çözeltide bulunanlar. Elektrolitlerin iyonik elektriksel iletkenliğine, metallerin elektronik iletkenlik özelliğinin aksine, maddenin elektrotlara aktarılması ve bunların yakınında yeni kimyasal bileşiklerin oluşması eşlik eder.

Toplam (toplam) iletkenlik, harici bir elektrik alanının etkisi altında zıt yönlerde hareket eden katyonların ve anyonların iletkenliğinden oluşur. Mevcut katyon ve anyonların boyutuna ve yüküne bağlı olan bir özellik olan iyon hareketliliği ile ilgilidir. Su iyonlarının (H+ katyonunun hidrojen atomu ve OH hidroksil grubunun anyonu) benzersiz hareketliliğinin, belirli bir yüke sahip moleküllerin birleşimini oluşturan suyun yapısı tarafından belirlendiği kanıtlanmıştır. Bu tür birlikteliklerdeki yük aktarımı mekanizmasına kroket denir ve esasen bilardodaki enerji aktarım mekanizmasını anımsatır - isteka topuyla bir dizi ardışık topa vurduğunuzda, uzaktaki son top bu birlikteliğin dışına uçar.

Dünyadaki bu en evrensel çözücü olan suyun elektriksel iletkenliği, çözünebilir maddelerin safsızlıklarına büyük ölçüde bağlıdır, bu nedenle deniz veya okyanus suyunun elektriksel iletkenliği, elektriksel iletkenlikten keskin bir şekilde farklıdır. temiz su nehirler ve göller (ayrıca kullanıyoruz Tıbbi özellikler maden suları ve dolayısıyla canlı ve ölü su hakkındaki efsaneler).

Kantitatif olarak, elektrolitlerin elektriksel iletkenliği eşdeğer elektriksel iletkenlik ile karakterize edilir - elektrolitin 1 gram eşdeğerinde oluşan tüm iyonların iletkenliği.

Gazların elektriksel iletkenliği

Gazların elektriksel iletkenliği, içlerindeki serbest elektronların ve iyonların varlığından kaynaklanmaktadır ve bu nedenle elektron iyonik iletkenlik olarak adlandırılmaktadır. Gazlar, seyrekleşmeleri nedeniyle, moleküllerin ve iyonların çarpışmasından önce uzun bir yol uzunluğu ile karakterize edilir; bu nedenle normal şartlarda elektriksel iletkenlikleri düşüktür. Aynı şey gaz karışımları için de söylenebilir. Doğal bir gaz karışımı, elektrik mühendisliğinde iyi bir yalıtkan olarak kabul edilen atmosferik havadır. Gazların elektriksel iletkenliği büyük ölçüde basınç, sıcaklık ve karışımın bileşimi gibi çeşitli fiziksel faktörlere bağlıdır. Ayrıca çeşitli iyonlaştırıcı radyasyon türlerinin de etkisi vardır. Böylece, örneğin ultraviyole veya x-ışınları ile aydınlatıldığında veya radyoaktif maddelerin yaydığı parçacıkların etkisi altında veya son olarak yüksek sıcaklığın etkisi altında gazlar, elektrik akımı iletme özelliği kazanır.

Bu işleme iyonlaşma denir. Eylem mekanizmaları farklıdır: Dünya atmosferinin üst katmanlarında hakimdir fotokimyasal iyonizasyon nötr bir molekül tarafından bir ultraviyole radyasyon fotonunun veya bir X-ışını kuantumunun yakalanması, negatif bir elektronun emisyonu ve molekülün pozitif yüklü bir iyona dönüşmesi nedeniyle. Buna karşılık, nötr bir moleküle katılan serbest bir elektron, onu negatif yüklü bir iyona dönüştürür. Atmosferin alt katmanlarında baskındır darbe iyonizasyonu Gaz moleküllerinin güneş ve kozmik radyasyonun parçacık parçacıklarıyla çarpışması nedeniyle.

Normal koşullar altında atmosferik havadaki pozitif ve negatif iyonların sayısının, moleküllerinin toplam sayısına kıyasla çok az olduğunu belirtmek gerekir. 1'DE santimetre küp Normal basınç ve sıcaklık koşullarında gaz yaklaşık 30 * 10¹⁸ molekül içerir. Aynı zamanda, aynı hacimde her iki türün iyon sayısı ortalama 800-1000'dir. Bu iyon sayısı yılın zamanına ve günün saatine göre tamamen değişir; jeolojik, topografik ve meteorolojik koşullara ve hava durumuna bağlıdır: örneğin yazın iyonların sayısı kışa göre çok daha fazladır, açık ve açık havada kuru hava yağmurlu ve bulutlu havaya göre daha fazladır; sis nedeniyle yüzey atmosferinin iyonizasyonu neredeyse sıfıra düşer.

Biyolojide elektriksel iletkenlik

Biyolojik nesnelerin elektriksel iletkenliğine ilişkin bilgi, biyologlara ve doktorlara güçlü bir araştırma, teşhis ve hatta tedavi yöntemi sağlar. Karasal yaşamın esasen bir elektrolit olan deniz suyundan kaynaklandığı göz önüne alındığında, elektrokimya açısından tüm biyolojik nesneler, belirli bir nesnenin yapısal özelliklerinden bağımsız olarak bir dereceye kadar bir elektrolittir.

Ancak, akımın biyolojik nesneler üzerinden akışını göz önünde bulundururken, önemli bir unsuru hücre zarı olan hücresel yapılarını hesaba katmak gerekir - hücreyi seçicilik nedeniyle olumsuz çevresel faktörlerin etkilerinden koruyan dış kabuk. özellikler. Fiziksel özellikleri açısından hücre zarı, biyolojik bir malzemenin elektriksel iletkenliğinin uygulanan voltajın frekansına ve salınımlarının şekline bağımlılığını belirleyen bir kapasitör ve bir direncin paralel bir bağlantısıdır.

Genel olarak biyolojik doku, organın kendi hücreleri, hücreler arası sıvı (lenf), kan damarları ve sinir hücrelerinden oluşan bir kümedir. İkincisi elektrik akımının etkisine uyarılma ile tepki verdiğinden, biyolojik dokudaki akımın akışı ve dolayısıyla onun elektriksel iletkenliği doğrusal değildir.

Uygulanan akımın düşük frekanslarında (1 kHz'e kadar), biyolojik nesnelerin elektriksel iletkenliği, lenf ve kan besleme kanallarının elektriksel iletkenliğinin özelliklerine göre belirlenir; yüksek frekanslarda (100 kHz'in üzerinde), biyolojik nesnelerin elektriksel iletkenliği biyolojik nesnelerin elektrotlar arasındaki dokuda bulunan toplam elektrolit miktarıyla orantılıdır.

Biyolojik dokuların spesifik elektriksel iletkenliğinin karakteristik değerleri ve hücre zarlarının özelliklerinin bilinmesi, vücut hücrelerinde meydana gelen süreçlerin objektif olarak izlenmesi için cihazlar oluşturulmasını mümkün kılar. Bu bilgi aynı zamanda hastalıkların teşhis edilmesine ve tedavi için kullanılan cihazların (elektroforez) oluşturulmasına da yardımcı olur.

Ne yazık ki, elektrokimyasal reaksiyonların hızı düşüktür, bu nedenle elimizi çok sıcak bir şeyden çekmeden önce yanık almayı başarabiliriz - sinirlerin beyne bir tehlike sinyali iletecek zamanı yoktur ve o da tepki verir. anında - dış uyaranlara tepki verme hızımız yüzlerce milisaniyedir. Bu nedenle trafik kontrol hizmetleri, tepki hızındaki ek azalma nedeniyle alkol veya uyuşturucu etkisi altındayken araç kullanmamızı yasaklıyor.

Süperiletkenlik

Kamerlingh-Oness tarafından 1911'de keşfedilen -270 santigrat dereceye kadar soğutulan cıvanın süperiletkenliği (akım akışına karşı sıfır direnç) olgusu, fizikçilerin görüşlerinde devrim yarattı ve dikkatlerini maddenin bu durumunu belirleyen kuantum süreçlerine çekti.

O günden bu yana bilim insanları sıcaklık yarışına katılarak maddelerin süperiletkenliği konusunda çıtayı giderek yükselttiler. Geliştirdikleri bileşikler, alaşımlar ve seramikler (florlu HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+δ veya Hg−1223), süperiletkenlik sıcaklığını 138 Kelvin'e yükseltti; bu, Dünya'daki minimum sıcaklıktan çok da düşük değil. Asırlık rüyayı gerçekleştirecek en son sihirli değnek, fantastik özelliklere sahip yeni malzemelerdir: grafen ve grafen benzeri malzemeler.

İlk yaklaşımla (oldukça kaba bir yaklaşımla) metallerin süperiletkenliği, kristal kafesteki atomların titreşimlerinin olmamasıyla açıklanabilir, bu da onlarla elektron çarpışma olasılığını azaltır.

Birkaç açıdan ele alalım pratik uygulama süperiletkenlik. İlk ticari süperiletken enerji hattı, American Superconductor tarafından Haziran 2008'in sonlarında Long Island, New York'ta hizmete açıldı. Güney Koreli şirket LS Cable, Seul ve diğer şehirlerde toplam 3000 km süper iletken kablo uzunluğuna sahip süper iletken enerji hatları oluşturacak. Almanya'da geliştirilen ve hayata geçirilen AmpaCity projesinin 10.000 volt için üç fazlı eşmerkezli kablosu ise 40 megavat gücü iletecek şekilde tasarlandı. Aynı boyuttaki bakır kabloyla karşılaştırıldığında süper iletken kablo, kalın soğutma ceketine rağmen beş kat daha fazla enerji iletebilir. Proje 2014 yılında Almanya'nın Essen kentinde başlatıldı.

Ayrıca Sahra Çölü'nden elektrik (ve hidrojen) taşıma projesi de dikkate değerdir. Uzmanlara göre, mevcut teknolojiler Sahra Çölü'nde bulunan sadece 300 kilometrekarelik güneş panelleri ile tüm insanlığın ihtiyacını karşılayabilecek kapasitededir. Ve tüm Avrupa'nın ihtiyaçları için sadece 50 kilometrekare gerekiyor. Ancak soru bu enerjinin taşınmasında ortaya çıkıyor. Kayıplar nedeniyle üretilen enerjinin %100'ü iletimde harcanacaktır. İçeriden sıvı hidrojen akışıyla soğutulan magnezyum diborürden (MgB₂) yapılmış tüpler aracılığıyla kayıpsız olarak iletilmesi için çok orijinal bir yöntem önerildi. Sonuç olarak, süper iletken artı çevre dostu yakıt olan ve sahada üretilen hidrojen aracılığıyla kayıpsız elektrik iletimine sahip oluyoruz.

Ayrıca güneş enerjisinin bu şekilde elektrik ve hidrojen üretmek için kullanılması, Dünya'nın doğasında olmayan ekolojik ve termal dengesini bozmayacaktır. modern yöntemler Petrol, gaz veya kömür gibi fosil yakıtlardan elektrik üretmek. Sonuçta bunların kullanımı, daha önce doğanın kendisi tarafından bu kaynaklarda biriktirilen ek güneş enerjisinin atmosfere verilmesi anlamına gelir.

Süperiletkenliğin pratikte uygulanmasının ayrı bir konusu, kara taşımacılığı için manyetik kaldırmanın (manyetik kaldırma trenleri) kullanılmasıdır. Araştırmalar, bu tür taşımacılığın karayolu taşımacılığından üç kat, uçaklardan ise beş kat daha verimli olacağını ortaya koydu.

102,50 Kb

Elektiriksel iletkenlik.

Elektriksel iletkenlik (elektriksel iletkenlik, iletkenlik), bir vücudun elektrik akımını iletme yeteneğinin yanı sıra bu yeteneği karakterize eden ve elektrik direncinin tersi olan fiziksel bir miktardır. SI sisteminde, elektriksel iletkenlik için ölçüm birimi See'dir. Bireysel maddelerin elektrik akımını iletme yeteneği, elektriksel dirençleri ρ ile değerlendirilebilir. Malzemelerin elektriksel iletkenliğini değerlendirmek için spesifik elektriksel iletkenlik kavramı da kullanılır.

Elektrik iletkenliği metre başına siemens (S/m) cinsinden ölçülür.

Ohm yasasına göre, doğrusal izotropik bir maddede spesifik iletkenlik, ortaya çıkan akımın yoğunluğu ile ortamdaki elektrik alanının büyüklüğü arasındaki orantı katsayısıdır:

nerede γ - spesifik iletkenlik,

J - akım yoğunluğu vektörü,

e - elektrik alan kuvvetinin vektörü.

Elektiriksel iletkenlik G iletken aşağıdaki formüllerle ifade edilebilir:

G = 1/R = S/(ρl) = γS/l = I/U

burada ρ dirençtir,
S iletkenin kesit alanıdır,
l - iletken uzunluğu,
γ = 1/ρ - özgül iletkenlik,
U bölgedeki voltajdır,
Ben bölümdeki akımım.

Elektriksel iletkenlik siemens cinsinden ölçülür: [G] = 1/1 Ohm = 1 cm.

Maddelerde iki tür yük taşıyıcı vardır: elektronlar ve iyonlar. Bu yüklerin hareketi bir elektrik akımı yaratır.

Çeşitli maddelerin elektriksel iletkenliği, serbest elektrik yüklü parçacıkların konsantrasyonuna bağlıdır. Bu parçacıkların konsantrasyonu arttıkça, belirli bir maddenin elektriksel iletkenliği de artar. Tüm maddeler elektriksel iletkenliklerine bağlı olarak üç gruba ayrılır: iletkenler, dielektrikler ve yarı iletkenler.

Mevcut taşıyıcıların türüne bağlı olarak aşağıdakiler vardır:

- metallerde ve yarı iletkenlerde elektronik iletkenlik (ana yük taşıyıcıları olarak madde içindeki serbest elektronların hareketi)

- elektrolitlerdeki iyonik iletkenlik (maddedeki iyonların sıralı hareketi)

- plazmada karışık elektron-iyon iletkenliği

Su. Buz. Buhar.

Su (hidrojen oksit), renksiz (küçük hacimlerde), kokusu ve tadı (normal şartlarda) olan şeffaf sıvı formundaki kimyasal bir maddedir. Kimyasal formül: H2O. Katı haldeki suya buz veya kar, gaz halindeki suya ise su buharı denir. Su iyi, yüksek polariteye sahip bir çözücüdür. Doğal koşullar altında her zaman çözünmüş maddeler (tuzlar, gazlar) içerir.

Ayrı olarak ele alınan bir su molekülünde, hidrojen ve oksijen atomları veya daha doğrusu çekirdekleri, ikizkenar üçgen oluşturacak şekilde düzenlenir. Üst kısmında nispeten büyük bir oksijen çekirdeği bulunur, tabana bitişik köşelerde bir hidrojen çekirdeği bulunur.

Bir su molekülü, kutuplarında pozitif ve negatif yükler içeren küçük bir dipoldür. Oksijen çekirdeğinin kütlesi ve yükü hidrojen çekirdeğininkinden daha büyük olduğundan elektron bulutu oksijen çekirdeğine doğru çekilir. Bu durumda hidrojen çekirdekleri “açıkta kalır”. Bu nedenle elektron bulutu eşit olmayan bir yoğunluğa sahiptir. Hidrojen çekirdeğinin yakınında elektron yoğunluğu eksikliği vardır ve molekülün karşı tarafında, oksijen çekirdeğinin yakınında elektron yoğunluğu fazlalığı vardır. Su molekülünün polaritesini belirleyen bu yapıdır. Pozitif ve negatif yüklerin merkez üslerini düz çizgilerle bağlarsanız, üç boyutlu bir geometrik şekil elde edersiniz - normal bir tetrahedron.

Hidrojen bağlarının varlığı nedeniyle, her su molekülü 4 komşu molekülle bir hidrojen bağı oluşturarak buz molekülünde delikli bir ağ çerçevesi oluşturur. Ancak sıvı halde su düzensiz bir sıvıdır; Bu hidrojen bağları kendiliğinden oluşur, kısa ömürlüdür, hızla kırılır ve yeniden oluşur. Bütün bunlar suyun yapısında heterojenliğe yol açmaktadır.

Suyun bileşim bakımından heterojen olduğu uzun zaman önce ortaya konmuştur. Buz suyun yüzeyinde yüzer, yani kristal buzun yoğunluğu sıvının yoğunluğundan daha azdır.

Hemen hemen tüm diğer maddeler için kristal, sıvı fazdan daha yoğundur. Ayrıca erimeden sonra bile sıcaklık arttıkça suyun yoğunluğu artmaya devam eder ve 4°C'de maksimuma ulaşır. Daha az bilineni ise suyun sıkıştırılabilirliğindeki anormalliktir: erime noktasından 40°C'ye kadar ısıtıldığında azalır ve sonra artar. Suyun ısı kapasitesi aynı zamanda monoton olmayan bir şekilde sıcaklığa da bağlıdır.

Ayrıca 30°C'nin altındaki sıcaklıklarda, basıncın atmosferik basınçtan 0,2 GPa'ya yükselmesiyle suyun viskozitesi azalır ve su moleküllerinin birbirine göre hareket hızını belirleyen bir parametre olan kendi kendine difüzyon katsayısı azalır, artışlar.

Buzun kristal yapısındaki her su molekülü, tetrahedronun köşelerine doğru yönlendirilen 4 hidrojen bağına katılır. Bu tetrahedronun merkezinde bir oksijen atomu vardır, iki köşede elektronları oksijenle kovalent bir bağ oluşumunda rol oynayan bir hidrojen atomu vardır. Geriye kalan iki köşe, molekül içi bağların oluşumuna katılmayan oksijen değerlik elektron çiftleri tarafından işgal edilmiştir. Bir molekülün protonu, başka bir molekülün bir çift yalnız oksijen elektronuyla etkileşime girdiğinde, molekül içi bağdan daha az güçlü, ancak komşu su moleküllerini bir arada tutacak kadar güçlü bir hidrojen bağı oluşur. Her molekül, donma sırasında yoğun bir yapının oluşmasına izin vermeyen, tetrahedronun köşelerine doğru yönlendirilmiş, 109°28" kesin olarak tanımlanmış açılarda diğer moleküllerle aynı anda dört hidrojen bağı oluşturabilir.

Su buharı, gaz fazının sıvı veya katı fazlar ile dengede olabildiği koşullar altında suyun gaz halindeki halidir. Renksiz, tatsız ve kokusuzdur; buharlaşması sırasında su moleküllerinin birleşmesiyle oluşur. Buhar, su molekülleri arasındaki çok zayıf bağların yanı sıra yüksek hareketlilikleriyle de karakterize edilir. Parçacıkları, hareketlerinin doğasında keskin bir değişikliğin meydana geldiği çarpışmalar arasındaki aralıklarda neredeyse serbestçe ve kaotik bir şekilde hareket eder. Doymuş buharın özellikleri (yoğunluk, özgül ısı kapasitesi vb.) yalnızca basınçla belirlenir.

Suyun elektriksel iletkenliği

Saf su zayıf bir elektrik iletkenidir. Ancak yine de su moleküllerinin kısmi olarak H+ ve OH- iyonlarına ayrışması nedeniyle çok az da olsa elektrik akımını iletebilmektedir. Hem suyun hem de buzun elektrik iletkenliği açısından birincil öneme sahip olan, "proton sıçraması" olarak adlandırılan H+ iyonlarının hareketleridir. Düşük, neredeyse hiç iletkenliğin olmaması, suyun elektriksel olarak nötr atomlardan ve moleküllerden oluşması ve hareketi elektrik akımı ile gerçekleştirilememesinden kaynaklanmaktadır. Ancak tuzların, asitlerin ve alkalilerin su ve diğer bazı sıvılardaki çözeltileri akımı iyi iletir ve madde ne kadar çok çözülürse, büyük kısmı iyonlara ayrışır ve çözeltinin iletkenliği o kadar yüksek olur.

İyon konsantrasyonu iletkenliği etkileyen ilk faktördür. Çözünme sırasında moleküllerin ayrışması gerçekleşmiyorsa, çözelti elektriği iletken değildir.

Diğer faktörler: iyonun yükü (+3 yüklü bir iyon, +1 yüklü bir iyondan üç kat daha fazla akım taşır); iyon hareketliliği (ağır iyonlar hafif iyonlardan daha yavaş hareket eder) ve sıcaklık. Elektrik akımını ileten çözeltiye elektrolit denir.

Suyun mineralizasyonu, elektriksel direncini keskin bir şekilde azaltır ve dolayısıyla iletkenliğini arttırır. Yani damıtılmış su için bu değer yaklaşık 10ˉ 5 S/m, deniz suyu için ise yaklaşık 3,33 S/m'dir (karşılaştırma için: kağıt - 10ˉ 15, bakır - 0,5·10 8 S/m). Suyun elektriksel iletkenliği, kirliliğinin bir göstergesi olabilir.

Buzun elektriksel iletkenliği

Buzun elektriksel iletkenliği çok küçüktür ve özellikle su en azından biraz mineralleşmişse, suyun elektriksel iletkenliğinden birçok kez daha azdır. Örneğin, tatlı su buzunun spesifik elektrik iletkenliği 0°C sıcaklıkta 0,27·10ˉ 7 S/m'ye, -20°С'de ise 0,52·10ˉ 7 S/m'ye eşittir. Bu buzun elde edildiği buzun iletkenliği 10ˉ 6 S/m civarındaydı.

Buzun düşük iletkenliği, normal koşullar altında neredeyse hiç serbest yük taşıyıcısı veya elektronu olmayan atomlar (“delikler” olarak adlandırılır) içermemesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Kuru kar, her şeyden önce, yalıtılmamış tellerin bile yüzeyine yerleştirilmesine izin veren düşük elektrik iletkenliği ile karakterize edilir. -2 ila -16 °C arasındaki sıcaklıklarda iletkenliği yaklaşık 0,35*10ˉ 5 - 0,38·10ˉ 7 S/m'dir ve kuru buzun spesifik iletkenliğine yakındır. Islak kar ise tam tersine 0,1 S/m'ye ulaşan yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir.

Buzun iletkenliği, kaynak suyunun asitler, tuzlar ve bazlarla mineralizasyonu (iyonlarla doyurulması) yoluyla artırılabilir. Daha sonra iyonlar komşu atomdan elektronları çekecek ve onlar da iyon haline gelecektir. Böylece art arda geri çekilmeyle pozitif bir yük hareket edecektir.

Su buharının iletkenliği

İçinde yüklü parçacıkların bulunmadığı bir gaz olan buharın kendisi, elektriği iletmez. Bununla birlikte, çeşitli dış etkileşimlerin etkisi altında yüklü parçacıklar - moleküller - oluşturulursa iletkenlik artırılabilir. En büyük etki, x-ışınları, radyum ışınları ve gazın kuvvetli ısınması gibi dış etkenlerden kaynaklanır. İyonizasyona neden olur, örneğin iyonlaştırıcılar adı verilen cihazlar.

Gazlarda iyonlaşma mekanizması şu şekildedir: Nötr atom ve moleküller, merkezi çekirdek formunda aynı miktarda pozitif elektrik ve bu çekirdekleri çevreleyen elektronlar formunda negatif elektrik içerir. Çeşitli nedenlerin etkisi altında bir elektron yırtılabilir ve kalan molekül pozitif yük kazanır. Ve dışarı atılan elektron serbest kalmaz, bir veya daha fazla nötr molekül tarafından yakalanır ve onlara negatif yük verir. Sonuç bir çift zıt yüklü iyondur. Bir elektronun atomdan kopabilmesi için belirli bir enerji – iyonlaşma enerjisi – harcaması gerekir. Bu enerji farklı maddeler için farklıdır ve atomun yapısına bağlıdır.

Oluşan her moleküler iyon, nötr molekülleri çeker ve böylece bütün bir iyonik kompleksi oluşturur. Zıt işaretli iyonlar birbirleriyle çarpıştıklarında birbirlerini nötralize ederek tekrar orijinal nötr moleküllerin oluşmasına neden olurlar - bu sürece rekombinasyon denir. Bir elektron ve bir pozitif iyon yeniden birleştiğinde, iyonizasyon için harcanan enerjiye eşit olan belirli bir enerji açığa çıkar.

İyonlaştırıcının etkisi durduktan sonra, gazdaki iyonların sayısı zamanla giderek azalır ve sonunda pratik olarak sıfıra düşer. Bu, elektronların ve iyonların termal harekete katılmaları ve dolayısıyla birbirleriyle çarpışmaları ile açıklanmaktadır. Bir elektron ile pozitif bir iyonun çarpışması sonucunda nötr bir atom halinde yeniden birleşirler. Pozitif ve negatif iyonlar çarpıştığında, negatif iyon da pozitif iyona kendi fazla elektronunu verebilir ve her iki iyon da nötr moleküller haline gelir.

Bundan buhar iletkenliğinin geçici bir olay olduğu sonucu çıkar. Gazın iyonlaşması durduğunda iletkenliği sona erecek, sıvı ise her zaman elektrik akımını iletken olarak kalacaktır.

Kullanılan literatürün listesi:

Vukalovich M.P., Novikov I.I., Teknik termodinamik, 4. baskı, M., 1968;
Zatsepina G.N. Suyun fiziksel özellikleri ve yapısı. M., 1987
BİR. Matveev. Elektrik ve manyetizma.
http://ru.wikipedia.org/wiki/
http://www.o8ode.ru/article/water/
http://provodu.kiev.ua/smelye-teorii/led

İş tanımı

Suyun elektriksel iletkenliği her birimiz için suyun çok önemli bir özelliğidir.

Herkes suyun kural olarak elektriksel olarak iletken olduğunu bilmelidir. Bu gerçeğin göz ardı edilmesi yaşam ve sağlık açısından zararlı sonuçlara yol açabilir.

Genel olarak elektriksel iletkenlik kavramına, özel olarak da suyun elektriksel iletkenliğine çeşitli tanımlar verelim.

Elektrik iletkenliği...

Bir maddenin elektriksel iletkenliğini karakterize eden ve elektriksel iletim akımı yoğunluğunun elektrik alan kuvvetine oranına eşit olan skaler bir miktar.
Bir maddenin zamanla değişmeyen bir elektrik alanının etkisi altında zamanla değişmeyen bir elektrik akımı iletme özelliği.

Ushakov'un Açıklayıcı Sözlüğü
Elektriksel iletkenlik (elektriksel iletkenlik, pl. no, dişi (fiziksel)) - elektriği iletme, iletme yeteneği.
Ushakov'un açıklayıcı sözlüğü. D.N. Ushakov. 1935-1940

Büyük Politeknik Ansiklopedisi
Elektriksel iletkenlik veya Elektriksel iletkenlik, bir maddenin değişmeyen bir elektrik alanının etkisi altında zamanla değişmeyen bir elektrik akımını iletme özelliğidir. Elektromanyetik enerji, bir madde - akım taşıyıcılarında hareketli elektrik yüklerinin varlığından kaynaklanır. Akım taşıyıcısının türü elektron (metaller ve yarı iletkenler için), iyonik (elektrolitler için), elektron iyonu (plazma için) ve delik (elektronla birlikte) (yarı iletkenler için) tarafından belirlenir. Spesifik elektriksel iletkenliğe bağlı olarak, tüm gövdeler fiziksel olarak iletkenlere, yarı iletkenlere ve dielektriklere ayrılır. elektriksel direncin karşılıklılığı. Elektrik iletkenliğinin SI birimi siemens'tir (q.v.); 1 cm = 1 ohm-1.
Büyük Politeknik Ansiklopedisi. — M.: Barış ve eğitim. Ryazantsev V.D.. 2011

Suyun elektriksel iletkenliği...

Politeknik terminolojik açıklayıcı sözlük
Suyun elektriksel iletkenliği, sudaki tuz içeriğini karakterize eden, elektrik akımının su ile iletkenliğinin bir göstergesidir.
Politeknik terminolojik açıklayıcı sözlük. Derleme: V. Butakov, I. Fagradyants. 2014

Denizcilik ansiklopedik referans kitabı
Deniz suyunun elektriksel iletkenliği, deniz suyunun, içinde elektrik yükü taşıyıcılarının (çoğunlukla NaCl olmak üzere çözünmüş tuz iyonları) bulunması nedeniyle harici bir elektrik alanının etkisi altında akım iletme yeteneğidir. Deniz suyunun elektriksel iletkenliği tuzluluğun artmasıyla orantılı olarak artar ve nehir suyuna göre 100 - 1000 kat daha fazladır. Aynı zamanda suyun sıcaklığına da bağlıdır.
Deniz ansiklopedik referans kitabı. - L.: Gemi yapımı. Akademisyen N. N. Isanin tarafından düzenlenmiştir. 1986

Yukarıdaki tanımlardan suyun elektriksel iletkenliğinin sabit olmadığı, içindeki tuzların ve diğer yabancı maddelerin varlığına bağlı olduğu açıkça görülmektedir. Örneğin damıtılmış suyun elektriksel iletkenliği minimumdur.

Suyun elektriksel iletkenliği nasıl bulunur, nasıl ölçülür...

Kondüktometri - suyun elektriksel iletkenliğinin ölçülmesi

Suyun elektriksel iletkenliğini ölçmek için Kondüktometri yöntemi kullanılır (aşağıdaki tanımlara bakın) ve elektriksel iletkenliği ölçmek için kullanılan cihazların bu yöntemle uyumlu bir adı vardır - Kondüktometreler.

İletkenlik ölçümü...

Yabancı kelimelerin açıklayıcı sözlüğü
İletkenlik ölçümü ve diğerleri. Şimdi. (Almanca: Konduktometrie< лат. conductor проводник + греч. metreō мерю), тех., хим. — один из видов химического количественного анализа, основанный на измерении электропроводности исследуемого раствора при постепенном добавлении к нему исследуемого реагента.
L. P. Krysin'in açıklayıcı yabancı kelimeler sözlüğü - M: Rus dili, 1998

ansiklopedik sözlük
İletkenlik ölçümü (İngiliz iletkenliği - elektriksel iletkenlik ve Yunanca metreo - I ölçümünden gelir), çözeltilerin elektriksel iletkenliğinin ölçülmesine dayanan elektrokimyasal bir analiz yöntemidir. Tuzların, asitlerin, bazların çözeltilerinin konsantrasyonunu belirlemek ve bazı endüstriyel çözeltilerin bileşimini kontrol etmek için kullanılırlar.
Ansiklopedik Sözlük. 2009

Suyun spesifik elektrik iletkenliği

Sonuç olarak, belirli elektriksel iletkenliğin çeşitli değerlerini sunuyoruz. çeşitli türler su*.

Suyun spesifik elektriksel iletkenliği...

Teknik Çevirmen Kılavuzu
Suyun spesifik elektrik iletkenliği, birim hacimdeki suyun elektriksel iletkenliğidir.
[GOST30813-2002]

Suyun spesifik elektriksel iletkenliği *:

Musluk suyu – 36,30 µS/m;
Damıtılmış su – 0,63 µS/m;
İçme (şişelenmiş) – 20,2 µS/m;
Dondurulmuş içme – 19,3 µS/m;
Suda dondurulmuş - 22 µS/m.

* Makale “Farklı saflık derecelerindeki içme suyu numunelerinin elektrik iletkenliği” Yazarlar: Vorobyova Lyudmila Borisovna. Dergi: “Interexpo Geo-Sibirya Sayı No. -5 / cilt 1 / 2012.”

Elektiriksel iletkenlik maddelerin harici bir elektrik alanının etkisi altında elektrik akımı iletme yeteneğidir. Elektrik iletkenliği elektrik direncinin tersidir L = 1/ R.

Nerede ρ – direnç, Ohm m; - spesifik elektrik iletkenliği, S/m (Siemens/metre); S– kesit, m2; ben – iletken uzunluğu, m) ( elektrokimyada, spesifik elektriksel iletkenlik ( ) oku - kappa).

L ölçü birimi Siemens'tir (Sm), 1 Sm = 1 Ohm -1.

Elektiriksel iletkenlikçözelti, 1 m2 alana sahip ve birbirinden 1 m uzaklıkta bulunan iki paralel elektrot arasına alınmış bir çözelti hacminin iletkenliğini karakterize eder. SI ölçüm birimi Sm m -1'dir.

Bir elektrolit çözeltisinin spesifik iletkenliği, elektrik taşıyan iyonların sayısına ve bunların göç hızına göre belirlenir:

, (2.5)

Nerede α – elektrolitin ayrışma derecesi; İLE– eşdeğer molar konsantrasyon, mol/m3; F – Faraday numarası, 96485 C/mol;
- katyon ve anyonun mutlak hareket hızları (1 V/m'ye eşit alan potansiyeli gradyanına sahip hızlar); Hızın ölçü birimi m 2 V -1 s -1'dir.

Denklem (2.5)'ten şu sonuç çıkar: hem güçlü hem de zayıf elektrolitlerin konsantrasyonuna bağlıdır (Şekil 2.1):

Şekil 2.1 – Spesifik elektrik iletkenliğinin sulu çözeltilerdeki elektrolit konsantrasyonuna bağlılığı

C → 0'daki seyreltik çözeltilerde iyonların varlığına bağlı olarak yaklaşık 10 -6 S/m olan suyun spesifik elektrik iletkenliğine eğilimlidir N 3 HAKKINDA + Ve O - . Artan elektrolit konsantrasyonuyla birlikte başlangıçta artar, bu da çözeltideki iyonların sayısında bir artışa karşılık gelir. Bununla birlikte, güçlü elektrolitlerden oluşan bir çözeltide ne kadar çok iyon varsa, iyonik etkileşim o kadar güçlü olur ve bu da iyon hareketinin hızında bir azalmaya yol açar. Konsantre çözeltilerdeki zayıf elektrolitler için ayrışma derecesi ve dolayısıyla elektrik taşıyan iyonların sayısı gözle görülür şekilde azalır. Bu nedenle, neredeyse her zaman, spesifik elektriksel iletkenliğin elektrolit konsantrasyonuna bağımlılığı maksimumdan geçer.

2.1.3 Molar ve eşdeğer elektriksel iletkenlikler

İyonik etkileşimin etkilerini vurgulamak için elektriksel iletkenlik molar konsantrasyona (C, mol/m3) bölünür ve elde edilir molar elektrik iletkenliği ; veya eşdeğerin molar konsantrasyonuna bölün ve elde edin eşdeğer iletkenlik.

. (2.6)

Ölçü birimi m 2 S/mol'dür. Eşdeğer iletkenliğin fiziksel anlamı şu şekildedir: Eşdeğer iletkenlik, 1 m uzaklıkta bulunan iki paralel elektrot arasında bulunan ve elektrotlar arasındaki çözeltinin hacminin kaplayacağı alana sahip bir çözeltinin elektriksel iletkenliğine sayısal olarak eşittir. bir mol eşdeğer çözünen madde (molar elektrik iletkenliği durumunda - bir mol çözünen madde). Dolayısıyla, bu hacimde eşdeğer elektriksel iletkenlik olması durumunda, herhangi bir elektrolitin çözeltisi için, tamamen ayrışması koşuluyla (NA, Avogadro sayısıdır) N A pozitif ve N A negatif yükler olacaktır. Bu nedenle iyonlar birbirleriyle etkileşime girmediyse, o zaman tüm konsantrasyonlarda sabit kalacaktır. Gerçek sistemlerde konsantrasyona bağlıdır (Şekil 2.2). C → 0 olduğunda,
→ 1, değer için çabalıyor
iyonik etkileşimin yokluğuna karşılık gelir. Denklemlerden (2.5 ve 2.6) şu sonuç çıkar:

İş
isminde İyonların eşdeğer elektrik iletkenliğini sınırlama, veya nihai hareketlilik iyonlar:

. (2.9)

İlişki (2.9) Kohlrausch tarafından kuruldu ve denir iyonların bağımsız hareketi kanunu . Maksimum hareketlilik, belirli bir iyon türü için belirli bir değerdir ve yalnızca çözücünün doğasına ve sıcaklığa bağlıdır. Molar elektrik iletkenliği denklemi şu formu alır (2.10):

, (2.10)

Nerede
- 1 mol tuz oluşturmak için gereken katyon ve anyon eşdeğerlerinin sayısı.

Örnek:

HCl gibi tek değerlikli bir elektrolit durumunda,
yani molar ve eşdeğer elektriksel iletkenlikler aynıdır.

Şekil 2.2 - Güçlü (a) ve zayıf (b) elektrolitler için eşdeğer elektrik iletkenliğinin konsantrasyona bağımlılığı

Zayıf elektrolitlerin çözeltileri için, eşdeğer elektriksel iletkenlik, çok düşük konsantrasyonlara kadar küçük kalır ve ulaşıldığında, karşılaştırılabilir değerlere keskin bir şekilde yükselir. güçlü elektrolitler. Bu, klasik elektrolitik ayrışma teorisine göre seyreltme ile artan ve sınırda birlik eğiliminde olan ayrışma derecesindeki bir artış nedeniyle meydana gelir.

Ayrışma derecesi, denklem (2.7)'nin (2.8)'e bölünmesiyle ifade edilebilir:

Artan konsantrasyonla Güçlü elektrolitlerin çözeltileri azalır, ancak çok az. Kohlrausch bunu gösterdi Bu tür çözeltilerin düşük konsantrasyonlarda kullanılması aşağıdaki denkleme uyar:

, (2.11)

Nerede A– çözücünün doğasına, sıcaklığa ve elektrolitin değerlik türüne bağlı olarak sabit.

Debye-Onsager teorisine göre, güçlü elektrolit çözeltilerinin eşdeğer elektriksel iletkenliğindeki bir azalma, bir iyon ile iyon arasındaki elektrostatik etkileşimden kaynaklanan iyon hareketinin inhibisyonunun iki etkisi nedeniyle iyon hareketinin hızlarındaki bir azalma ile ilişkilidir. iyonik atmosferi. Her iyon kendisini zıt yüklü iyonlarla çevreleme eğilimindedir. Yük bulutu denir iyonik atmosfer ortalama olarak küresel olarak simetriktir.

İlk etki, etkidir elektroforetik inhibisyon. Bir elektrik alanı uygulandığında iyon bir yönde hareket eder ve iyonik atmosferi ters yönde hareket eder. Ancak iyonik atmosferde, atmosferik iyonların hidrasyonu nedeniyle solventin bir kısmı sürüklenir ve merkezi iyon hareket ederken ters yönde hareket eden bir solvent akışıyla karşılaşır, bu da iyon üzerinde ek viskoz sürükleme yaratır.

İkinci etki - gevşeme inhibisyonu. Bir iyon dış bir alanda hareket ettiğinde atmosfer iyonun arkasında kaybolmalı ve önünde oluşmalıdır. Bu süreçlerin her ikisi de anında gerçekleşmez. Bu nedenle iyonun önündeki zıt işaretli iyonların sayısı arkasındakinden daha azdır, yani bulut asimetrik hale gelir, atmosferin yük merkezi geriye doğru hareket eder ve iyonun ve atmosferin yükleri tam tersi olduğunda iyonun hareketi yavaşlar. Gevşetme kuvvetleri ve elektroforetik inhibisyon, çözeltinin iyonik kuvveti, çözücünün doğası ve sıcaklık tarafından belirlenir. Aynı elektrolit için, diğer sabit koşullar altında, bu kuvvetler çözelti konsantrasyonunun artmasıyla birlikte artar.

Elektrolitlerin üzerlerine elektrik akımı uygulandığında iletken hale gelme yeteneğine elektrolitik iletkenlik denir. Sulu çözeltilerle ilgili baz elektrolitlerin yanı sıra tuz ve asit elektrolitlerini de ele alalım. Bu maddeler, elektrolitik ayrışma 2 nedeniyle içlerinde oluşan anyonların (negatif yüklü iyonlar) ve katyonların (pozitif yüklü iyonlar) konsantrasyonunun oldukça yüksek olması bakımından farklılık gösterir. Elektrolit çözeltileri ikinci tip iletkenlere aittir. Birinci iletken grubunun aksine, elektrik alanındaki iletkenlikleri iyonik aktiviteden kaynaklanmaktadır.

İletkenler (R) direncine sahiptir. Ohm kanununa göre bu miktar iletkenin uzunluğuyla doğru orantılıdır ( ben ) ve kesitinin alanı (S) ile ters orantılıdır. Orantılılık katsayısı - 1 cm2 kesitli santimetre uzunluğunda bir iletkenin direncinin (ρ) bir göstergesi:

Elektriksel iletkenlik Cm (S) olarak belirlenmiştir ve SI birimlerinde - siemens cinsinden ölçülür. Şu ifadeyi elde ederiz: Ohm −1 = kg −1 .m −2 .s 3 A 2 .

Ayırt etmek elektriksel iletkenliğe özgü ( k- kappa) ve azı dişleriya da başka eş değer ( Λ - lambda) 3 .

Not 1: Konsantrasyonlar çözeltinin kilogramı başına gram cinsinden verilmiştir.

Not 2:"Elektrolitik ayrışma" terimi çözünebilir maddenin katyonlarına ve anyonlarına kısmi veya tam moleküler ayrışmayı belirtir.

Not 3: “Eşdeğer elektrik iletkenliği” teriminin kullanılması önerilmez. Temel, Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği Komisyonu tarafından hazırlanan talimatlardır. IUPAC uluslararası elektrokimyasal terminoloji bu terimi benimsemiştir. "molar iletkenlik".

1. Elektrik iletkenliği

Elektrolit çözeltilerinin akımı iletme yeteneğini ölçmek için kullanılır. O tam tersi direnç- birbirinden santimetre mesafeye yerleştirilmiş, 1 cm2'lik elektrotlar arasındaki boşluğu dolduran çözeltinin göstergesi:

Bu değer elektrolit çözeltisinin doğasına, sıcaklığına ve doygunluğuna göre belirlenir. Spesifik elektriksel iletkenlik, artan sıcaklıkla birlikte artar; bu, bu tür elektrolitlerin birinci tür iletkenlerle karşılaştırıldığında ayırt edici bir özelliğidir. İyonların çözünmesindeki azalma ve çözeltinin viskozitesindeki azalma nedeniyle iyonların hareket hızı artar.

Şekil 1, spesifik elektrik iletkenliğinin çözeltilerin konsantrasyonuna bağlı olarak nasıl değiştiğini açıkça göstermektedir. Bu değerin ölçü birimi S/m – siemens per metredir (1 S/m = 1 Ohm-1m-1). En yaygın kullanılan türev µS/cm'dir.

Spesifik elektriksel iletkenlik ilk önce doygunluğun artmasıyla artar ve belirli bir maksimuma ulaştıktan sonra azalır. Güçlü elektrolitler için bağımlılığın açıkça ifade edildiği, ancak zayıf çözeltiler için bu bağımlılığın çok daha zayıf olduğu belirtilmelidir. Güçlü çözeltilerin eğrilerinde sınırlayıcı değerlere sahip göstergelerin varlığı, seyreltik elektrolitlerdeki iyonik hareket hızının doygunluklarına yalnızca biraz bağlı olduğunu ve başlangıçta iyon sayısıyla doğru orantılı olarak arttığını gösterir. Konsantrasyon arttıkça iyonların etkileşimi artar ve bu da hareket hızının azalmasına yol açar. Zayıf elektrolit eğrisindeki maksimum bölüm, konsantrasyondaki artışın neden olduğu ayrışma derecesindeki azalmadan kaynaklanmaktadır. Belirli bir doygunluğa ulaşıldığında konsantrasyon, çözeltideki iyonların sayısal içeriğinden daha hızlı artar. İyonik etkileşimin ve elektrolitlerin doygunluğunun elektriksel iletkenlikleri üzerindeki etkisini tanımlamak için “kavramı”molar iletkenlik ».

2. Molar iletkenlik

Λ (elektriksel iletkenlik molar- notu gör 4) - birbirinden santimetre mesafeye yerleştirilmiş elektrotlar arasına yerleştirilen 1 mol madde içeriğine sahip bir iletken için elektrolit direncinin karşılıklı değeri. Molar elektrik iletkenliği ile çözeltinin molar konsantrasyonu (M) ve spesifik elektrik iletkenliği (K) arasındaki ilişkiyi belirlemek için aşağıdaki ilişki türetilir:

Not 4: 1N elektrolit çözeltisinin elektriksel iletkenliği ismindeeş değer (Λ = 1000 İLE /N). Konsantrasyon (N) g-eq/l cinsinden ifade edilir. Ancak IUPAC talimatları “eşdeğer elektrik iletkenliği” teriminin kullanılmasını önermemektedir.

Hem güçlü hem de zayıf elektrolitlere göre molar elektriksel iletkenlik, konsantrasyonun azalmasıyla birlikte ilerler (yani çözeltinin doygunluğunun azalmasıyla (V = 1/M), elektriksel iletkenliği artar). Sınıra ulaşıyorΛ 0. Bu maksimuma denirsonsuz seyreltmede molar elektrik iletkenliği.

Zayıf elektrolitler için (Şekil 2), bu değerin konsantrasyona bağımlılığı esas olarak elektrolit çözeltisinin seyreltilmesinin neden olduğu ayrışma derecesindeki artışla belirlenir. Güçlü elektrolitlerde doygunluk azaldıkça iyonların etkileşimi zayıflar. Hareketlerinin yoğunluğu artıyor, bu daçözeltinin molar elektrik iletkenliğini arttırmak.

F. Kohlrausch tarafından yapılan araştırma, sonsuz seyreltilmiş çözeltilerde (nihai seyreltme) her iyonun elektrolitlerin molar elektrik iletkenliğine nasıl katkıda bulunduğunu göstermektedir. λ0'ın (sınırlı iyonik iletkenlik) katyon ve anyon tarafından sergilenen molar iletkenliklerin toplamı olduğunu belirledi ve ayrıca formülasyonu türetti.İyon hareketinin bağımsızlığı yasası:

Sonsuz elektrolit seyreltmesinde molar elektrik iletkenliği, elektrolitik çözeltideki katyonik ve anyonik hareketliliklerin toplamına eşittir:

Λ 0 = K 0 + + K 0 - (4)

3. Bir çözeltinin elektriksel iletkenliğini belirleyen faktörler

Tuz konsantrasyonu ve sıcaklık, sulu elektrik iletkenliğini belirleyen ana faktörlerdir. Doğada suyun ana mineral bileşeni:

Katyonlar K+, Na+, Mg2+, Ca2+;

Anyonlar HCO 3 - , Cl - , SO 4 2- .

Diğer iyonlar da mevcuttur (Al 3+, Fe 3+, Mn 2+, Fe 2+, H 2 PO 4 -, NO 3 -, HPO 4 2-), ancak bunların elektriksel iletkenlik üzerindeki etkisi önemsizdir, çünkü genellikle su içeriği azdır. Elektriksel iletkenlik değerleri, mineralizasyon seviyesini değerlendirmemizi sağlar. Doğada, suyun spesifik elektriksel iletkenliği 50 ila 1000 mg/l tuzluluk oranıyla 100-2000 µS/cm'dir (yağışta -10-120 µS/cm ve 3-60 mg/l tuzluluk).

4. Elektrik iletkenliği. Hesaplamaların yapılması

Formül 3 ve 4'ü uygulamak ve iyonik elektriksel iletkenlik göstergelerini el altında bulundurmak ( İLE), elektriksel iletkenliği hesaplamak mümkündür ( İLE VeΛ ) herhangi bir çözüm için:

K = (K + + K - ) M /1000 (5)

Burada verilen Tablo 1'de seyreltik çözeltilerde (sıcaklık + 18 ° C) yaygın olarak oluşan iyonların karakteristik iyonik ve sınırlayıcı iyonik elektrik iletkenliklerini bulabilirsiniz.

tablo 1

Örnek 1: Spesifik elektriksel iletkenliğe (K) dayalı hesaplamalar yapmak gerekir. KCl çözeltisi ( Potasyum klorür) 0,0005 M.

Çözüm: KCl'nin sulu çözeltilerde ayrışması K + ve Cl - iyonlarına meydana gelir. Referans kitabını veya Tablo 6'da verilen verileri kullanarak seyreltilmiş çözeltilerde 18°C'deki iyonik elektriksel iletkenlik göstergelerini buluyoruz:

K+ - iyon konsantrasyonu 0,0005 M (λ = 63,7 Ohm -1 cm2 mol -1);

Cl - - iyon konsantrasyonu 0,0005 M (λ = 64,4 Ohm -1, cm 2, mol -1).

Çeşitli iyonların bir karışımını içeren bir elektrolit çözeltisinin spesifik elektrik iletkenliğini hesaplamanız gerekiyorsa formül aşağıdaki formu alır:

k = Σ λ i Mi /1000 (6)

Matematik, n Yukarıdakiler güçlü elektrolitler için geçerlidir. Zayıf çözümler için ayrışma sabitlerinin kullanımı ve serbest iyonlarla doygunluğun belirlenmesi ile ilgili ek hesaplamaların kullanılması gerekecektir. Örneğin 0,001 M asetik asit çözeltisinin molar elektrik iletkenliği -Λ = 41 Ohm-1.cm2.mol-1 (18 °C), ancak formül (6)'nın uygulanması yaklaşık olarak 351.9 Ohm -1.cm 2.mol -1'e eşit bir değerle sonuçlanacaktır.

Örnek 2: 0,001 M asetik asit (CH3COOH) çözeltisi için spesifik elektrik iletkenliğinin (k) bulunması gerekir.

Çözüm: Zayıf sulu asetik asit çözeltilerinin ayrışması CH3COO - ve H + iyonlarına (CH3COOH ↔ H + + CH3COO -) dönüşür.

Sabit - KSN 3 COOH = [H+]. / [CH3COOH].

Monobazik asit için - [H+] = = x.

Zayıf bir asidin ayrışmış molekülleri ile doygunluk, toplam konsantrasyonla karşılaştırıldığında çok düşüktür ve bu nedenle M'ye eşit olarak alınabilir (M = 0,001 mol/l).

KSN3COOH = x2/M, KCH3COOH = 1,8. 10-5.

Koşula göre: asit doygunluğu 0,001 M (0,001 g-eşdeğer/l).

H + ve CH3 COO - iyonlarının doygunluğuna ve ayrıca elektriksel iletkenliklerine ilişkin verilere sahip olmak (λ n + 0,001 = 311 Ohm -1, cm 2. mol -1, λ снсоо- 0,001 ≈ 40,9 Ohm -1, cm 2. mol -1), spesifik elektrik iletkenliği “k” hesaplanır.

k = (311 + 40,9) . 0,001/1000 = 3,52,10 -4 Ohm -1 cm -1 (S/cm) veya 352 µS/cm.

Sayın baylar, su kalitesini belirli standartlara getirmek için “Elektriksel iletkenlik” göstergesinin düzeltilmesi gerekiyorsa lütfen firmanın uzmanlarına başvurunuz. Su Adamı. Size su arıtma için en uygun teknolojik şemayı sunacağız.