Conduttività nelle soluzioni elettrolitiche

Le sostanze ioniche solubili in acqua e alcuni tipi di sostanze covalenti come gli acidi inorganici che reagiscono con l’acqua danno luogo a soluzioni acquose che contengono ioni e che quindi sono in grado di condurre la corrente:

NaCl → Na+ + Cl

HCl + H2O → H3O+ + Cl

La conduttività delle soluzioni dipende dal numero di ioni che sono contenuti per volume unitario di soluzione e quindi dalla concentrazione della soluzione. Fissata una certa temperatura, il rapporto tra la conduttività κ di una soluzione elettrolitica e la sua concentrazione molare prende il nome di conduttività molare 

ΛM = κ  1000/c

Poiché la conduttività molare dipende oltre che dal numero degli ioni anche dalla loro carica è più conveniente riferirsi alla cosiddetta conduttività equivalente dell’elettrolita che viene definita come il rapporto tra la conduttività molare e il prodotto delle cariche degli anioni z e dei cationi z+ presenti in soluzione:

Λe = ΛM / z x z+

Nel caso del cloruro di sodio Λe = ΛM mentre nel caso del cloruro di bario che, dissociandosi, dà uno ione positivo Ba2+ e due ioni negativi Cl Λe = ΛM/2.

Le unità di misura con cui si esprimono la conduttività molare e la conduttività equivalente sono ohm-1cm2mol-1.

La conduttività equivalente delle soluzioni acquose aumenta al diminuire della concentrazione della soluzione, anche se in modo diverso a seconda delle sostanze. Per alcune sostanze la dipendenza della conduttività equivalente dalla concentrazione è di tipo lineare ed è espressa dalla relazione: Λe = ΛM – b√c.

Le sostanze la cui conduttività equivalente dipende linearmente dalla radice quadrata della concentrazione sono chiamate elettroliti forti.

Elettroliti forti sono in genere le sostanze ioniche allo stato solido (Sali e idrossidi dei metalli alcalini) e alcune sostanze covalenti come gli acidi inorganici forti. Il valore della conduttività equivalente estrapolato per concentrazione uguale a zero, Λprende il nome di conduttività equivalente a diluizione infinita ed è caratteristica propria di ogni elettrolita. La conduttività equivalente di altre sostanze che sono chiamate elettroliti deboli non dipende, invece, in maniera lineare dalla concentrazione e aumenta con la diluizione in modo assai maggiore di quanto non avvenga per la conduttività degli elettroliti forti.

conduttività

Nel caso degli elettroliti forti il piccolo aumento della conduttività equivalente al diminuire della concentrazione è da correlarsi ad un aumento della velocità di migrazione degli ioni il cui moto è sempre meno ostacolato dal campo elettrico creato dagli ioni di carica opposta a mano a mano che diminuisce il numero di ioni, ovvero la concentrazione della soluzione.

Nel caso degli elettroliti deboli, invece, il fattore che fa aumentare la conduttività, è invece un altro: la reazione di un elettrolita debole con l’acqua non è completamente spostata a destra ma si sposta a destra al diminuire della concentrazione della soluzione. Al diminuire della concentrazione della soluzione aumenta, quindi, il numero degli ioni che sono presenti nel volume della soluzione che contiene un equivalente di sostanza e quindi aumenta pure la conduttività equivalente. In tabella vengono riportate le conduttività equivalenti di alcuni ioni a diluizione infinita:

Conduttività equivalente a 25°C

Cationi

Anioni

H3O+ 350 OH 198
Li+ 39 Cl 76
Na+ 50 Br 78
K+ 74 I 78
Rb+ 79 NO3 72
NH4+ 73 SO42- 80
Mg2+ 53 CH3COO 41

 

Come si può notare, ad eccezione dello ione idronio e dello ione ossonio i valori degli altri ioni non sono molto diversi gli uni dagli altri.

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Author: Chimicamo

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