電解質のモル電導度(伝導率)と、濃度による変化

電解質溶液(食塩水とか)は、溶媒中で溶質がイオンに電離している溶液です。このような溶液中では、イオンが移動することで電気伝導性を示します。電気伝導率は、溶液のモル濃度が高ければ高いです。

モル伝導率Λ(ラムダ)とは、1mol あたりの電気伝導率です。式で表すと、Λ=κ/c
です。κ(カッパ)は、電気伝導率です。c はモル濃度です。

Λ は溶質の種類で一定ではないかと思われますが、実際に測定をしてみると「濃度が上がるとΛが小さくなる」という特徴が見られます。さらにこのΛの減少のしかたは、強電解質と、弱電解質で大きく異なります。

特徴的なのは強電解質で、横軸に√c 、縦軸にΛを取ると、直線関係となります。これをコールラウシュの法則と呼びます。又、強電解質においては、1つの例外を除いてΛの値は原子核の大きさに比例します。

例として LiCl と、NaCl があったとしたら、NaCl の方がモル伝導率が高くなります。それぞれ電離した時に Li よりも Na の方が原子核が大きい → 水和されにくい → 水はそんなに電気伝導率が高いものではない → 電気伝導率が高いという理屈によります。

例外は HCl のような、H+分子が電離する場合です。H+が電離する場合は、他と比べてモル伝導率が一番高くなります。この理由は、H+が水分子間を跳躍伝導のような形で伝わっていくことができるためです。※ 濃度の増加と共に、コールラウシュの法則に従って伝導率が落ちることは落ちます。

一方、弱電解質では、相当低濃度の時はΛがかなり大きな値を示しますが、濃度増加に伴い解離度αが低下しほとんど分子形で存在してしまうことから、Λは急に減少します。

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