رسانایی الکتریکی. سرعت و تحرک مطلق یونها. سرعت حرکت یون در طول الکترولیز، تجربه

مایعات، مانند جامدات، می توانند رسانا، دی الکتریک (الکل، آب) و نیمه رسانا (سلنیوم مذاب، تلوریم) باشند. محلول های موادی که جریان الکتریکی را هدایت می کنند نامیده می شوند الکترولیت هابه عنوان مثال، الکترولیت ها محلول های آبی نمک ها، اسیدها و قلیاها هستند. مولکولهای آنها از دو قسمت با بارهای متضاد و مساوی تشکیل شده است، یعنی دو یون. هنگامی که آنها در آب می افتند، ثابت دی الکتریک آن ε = 81، قدرت برهمکنش الکتریکی بین آنها 81 برابر کاهش می یابد. با چنین کاهشی در نیروی جاذبه بین یون هایی که مولکول های املاح را تشکیل می دهند ، دومی از برخورد با مولکول های آب در فرآیند حرکت حرارتی به یون ها متلاشی می شود ، یعنی تجزیه الکترولیتی رخ می دهد. یون های هیدروژن و فلز مثبت هستند.

تعداد معینی از یون‌های دارای بار مخالف، هنگام حرکت، ممکن است به قدری به یکدیگر نزدیک شوند که نیروهای جاذبه الکتریکی دوباره آنها را به یک مولکول خنثی متحد کنند. مقدار بار روی یک یون ( ظرفیت ) با تعداد الکترون های از دست رفته یا به دست آمده توسط اتم (یا گروهی از اتم های سازنده یون) تعیین می شود. تفکیک الکترولیتی مانند هر واکنش شیمیایی دیگر به شکل معادله نوشته می شود:

بنابراین، حامل های شارژ رایگان در الکترولیت وجود دارد، آیا آنها؟ یون های مثبت و منفی هستند. آنها در حرکت حرارتی هستند.

بیایید دو الکترود را در الکترولیت پایین بیاوریم و آنها را به قطب های یک منبع جریان مستقیم وصل کنیم. تحت تأثیر میدان الکتریکی تولید شده توسط منبع جریان در الکترولیت، یون های آزاد، علاوه بر حرکت حرارتی، شروع به حرکت در جهت مخالف می کنند: مثبت - به الکترود منفی و منفی - به الکترود مثبت. پ جریان یون های مثبت و منفی در الکترولیت تحت اثر میدان الکتریکی منبع جریان جریان در الکترولیت است.هر چه یون های بیشتری در آن وجود داشته باشد 1 سانتی متر 3الکترولیت و هر چه سرعت حرکت آنها بیشتر باشد جریان بیشتر می شود. سرعت حرکت مداوم یون های تشکیل دهنده جریان در الکترولیت کم است. حتی سریعترین یون هیدروژن در شدت میدان الکتریکی E = 100 v/mسرعت تقریبی دارد 12 سانتی متر در ساعت، و یون سدیم است 1.6 سانتی متر در ساعت. قانون اهم در مورد الکترولیت ها صدق می کند.

هنگامی که جریان از الکترولیت عبور می کند، یون های رسیده به الکترودها خنثی می شوند و به شکل مولکول های خنثی ماده بر روی آنها آزاد می شوند. به معنای، عبور جریان از الکترولیت ها همیشه با انتقال ماده همراه است.از این نتیجه می شود که در الکترولیت ها، بر خلاف هادی های فلزی، حامل های جریان الکترون های آزاد نیستند، بلکه یون ها هستند. بر خلاف فلزات الکترولیت ها هدایت یونی دارند.جریان الکتریکی از الکترولیت عبور می کند تا زمانی که ماده محلول در حلال به طور کامل در الکترودها آزاد شود و پس از آن جریان متوقف می شود.

حرکت یون ها در یک میدان الکتریکی برای وارد کردن آنها به بدن برای اهداف درمانی از طریق پوست سالم استفاده می شود. به عنوان مثال، هنگامی که یون کلسیم به دست تزریق می شود، دست در حمامی با محلول آبی کلرید کلسیم قرار می گیرد، ساعد به قطب منفی منبع جریان متصل می شود و الکترود غوطه ور در الکترولیت به آن متصل می شود. قطب مثبت (شکل 107). تحت تأثیر میدان الکتریکی، یون های مثبت کلسیم وارد بدن شده و در سراسر بازو پخش می شوند.

بیایید دریابیم که چگونه مقاومت الکترولیت به دما بستگی دارد. بیایید یک مدار الکتریکی را از یک منبع جریان، یک آمپرمتر و یک لوله آزمایش با یک الکترولیت که الکترودها در آن غوطه ور هستند جمع آوری کنیم (شکل 108). با حرارت دادن الکترولیت متوجه افزایش جریان در مدار می شویم. این بدان معنی است که وقتی الکترولیت ها گرم می شوند، مقاومت آنها کاهش می یابد. در همان زمان، سرعت مولکول ها بیشتر می شود، انرژی جنبشی آنها افزایش می یابد، که باعث برخوردهای مکرر و قوی تر بین مولکول های الکترولیت می شود و در نتیجه مولکول های ماده محلول به یون ها تجزیه می شود. افزایش تعداد یون های تشکیل دهنده جریان، قدرت آن را افزایش می دهد. با افزایش دما، مقاومت الکترولیت در برابر حرکت جهتی یون های آزاد افزایش می یابد، اما افزایش تعداد آنها باعث افزایش بیشتر قدرت جریان نسبت به کاهش آن به دلیل افزایش تعداد برخورد یون ها می شود. مولکول های الکترولیت در نهایت هنگامی که گرم می شود، مقاومت الکترولیت کاهش می یابد.

حرکت یون ها در الکترولیت ها در برخی موارد را می توان به وضوح نشان داد.

برنج. 2.

یک تکه کاغذ صافی را با محلول الکترولیت (سولفات سدیم، Na 2 SO 4) و فنل فتالئین اشباع می کنیم و روی یک صفحه شیشه ای قرار می دهیم (شکل 2).

یک نخ سفید معمولی را روی کاغذ قرار دهید که با محلول سود سوزآور (NaOH) مرطوب شده است. کاغذ زیر نخ به دلیل برهمکنش یون های هیدروکسیل (OH) از NaOH با فنل فتالئین به رنگ زرشکی در می آید. سپس الکترودهای سیم متصل به سلول گالوانیکی را به لبه های ورق فشار داده و جریان را روشن می کنیم.

یون های هیدروکسیل از سود سوزآور شروع به حرکت به سمت آند می کنند و کاغذ را زرشکی می کنند. با سرعت حرکت لبه زرشکی می توان میانگین سرعت حرکت یون ها را تحت تأثیر میدان الکتریکی داخل الکترولیت قضاوت کرد. تجربه نشان می دهد که این سرعت متناسب با شدت میدان داخل الکترولیت است. برای یک میدان معین، این سرعت برای یون های مختلف تا حدودی متفاوت است. اما به طور کلی کوچک است و برای میدان های پرکاربرد بر حسب صدم و حتی هزارم سانتی متر در ثانیه اندازه گیری می شود.

نظریه تفکیک الکترولیتی

سوانته آرنیوس به ارتباط نزدیک بین توانایی محلول‌های نمک‌ها، اسیدها و بازها برای هدایت جریان الکتریکی و انحراف محلول‌های این مواد از قوانین وانت هوف و رائول توجه کرد. او نشان داد که از روی هدایت الکتریکی یک محلول می توان مقدار فشار اسمزی آن و در نتیجه ضریب تصحیح i را محاسبه کرد. مقادیر i محاسبه شده توسط او از رسانایی الکتریکی به خوبی با مقادیر یافت شده برای راه حل های مشابه با روش های دیگر مطابقت دارد.

به گفته آرنیوس، دلیل فشار اسمزی بیش از حد محلول های الکترولیت، تجزیه الکترولیت ها به یون است. در نتیجه از یک طرف تعداد کل ذرات موجود در محلول افزایش می یابد و در نتیجه فشار اسمزی، کاهش فشار بخار و تغییر دمای جوش و انجماد افزایش می یابد و از طرف دیگر یون ها تعیین کننده توانایی راه حل برای هدایت جریان الکتریکی

این مفروضات بعداً به یک نظریه منسجم به نام تئوری تفکیک الکترولیتی تبدیل شدند. بر اساس این نظریه، هنگامی که الکترولیت ها در آب حل می شوند، به یون های دارای بار مثبت و منفی تجزیه می شوند. یون های دارای بار مثبت کاتیون نامیده می شوند. به عنوان مثال، یون های هیدروژن و فلز از جمله این موارد هستند. یون های دارای بار منفی آنیون نامیده می شوند. اینها شامل یونهای باقیمانده اسیدی و یونهای هیدروکسید است. مانند مولکول های حلال، یون های محلول در حالت حرکت حرارتی نامنظم هستند.

فرآیند تفکیک الکترولیتی با استفاده از معادلات شیمیایی به تصویر کشیده شده است. به عنوان مثال، تفکیک HCl با معادله بیان می شود:

HCl = H + + Cl -

تجزیه الکترولیت ها به یون ها انحراف از قوانین وانت هاف و رائول را توضیح می دهد. یک مثال کاهش نقطه انجماد محلول NaCl است. اکنون درک اینکه چرا کاهش نقطه انجماد این محلول تا این حد زیاد است دشوار نیست. کلرید سدیم به شکل یون های Na + و Cl - وارد محلول می شود. در این حالت، از یک مول NaCl، نه 6.02 * 10 23 ذره، بلکه دو برابر بیشتر به دست می آید. بنابراین، کاهش دمای انجماد در محلول NaCl باید دو برابر بیشتر از یک محلول غیر الکترولیتی با همان غلظت باشد.

به طور مشابه، در یک محلول بسیار رقیق از کلرید باریم، که مطابق با معادله تفکیک می شود، فشار اسمزی 3 برابر بیشتر از آن است که طبق قانون وانت هاف محاسبه شده است، زیرا تعداد ذرات موجود در محلول 3 برابر بیشتر است. اگر کلرید باریم در آن به شکل مولکول BaCl 2 باشد.

BaCl 2 = Ba 2 + + 2Cl -

بنابراین، ویژگی های محلول های آبی الکترولیت ها، که در نگاه اول با قوانین وانت هاف و راولت مغایرت دارد، بر اساس همین قوانین توضیح داده شد.

با این حال، نظریه آرنیوس پیچیدگی پدیده ها را در راه حل ها در نظر نمی گرفت. به ویژه، او یون ها را به عنوان ذرات آزاد مستقل از مولکول های حلال در نظر گرفت. نظریه آرنیوس با نظریه محلول های شیمیایی یا هیدرات مندلیف که بر اساس ایده برهمکنش یک املاح با یک حلال بود، مخالفت کرد. در غلبه بر تناقض ظاهری هر دو نظریه، اعتبار زیادی نصیب دانشمند روسی I. A. Kablukov می شود که برای اولین بار هیدراتاسیون یون ها را پیشنهاد کرد. توسعه این ایده متعاقباً منجر به وحدت نظریات آرنیوس و مندلیف شد.

هدایت الکتریکی الکترولیت ها به تعداد یون ها در واحد حجم و به تحرک یون ها بستگی دارد.

تحرک یون های یک نوع خاص با سرعت حرکت آنها در حلال تحت تأثیر میدان الکتریکی با افت پتانسیل I V در I سانتی متر بیان می شود.

حرکت یون ها را می توان تشخیص داد، برای مثال، با الکترولیز محلول بی رنگ نیترات پتاسیم در یک لوله A شکل، که در پایین آن، از طریق یک قیف مخصوص، یک محلول رنگی روشن از پرمنگنات پتاسیم به دقت وارد می شود. این محلول در غلظتی گرفته می شود که چگالی آن در صورت امکان با چگالی محلول نیترات پتاسیم تفاوتی نداشته باشد. هنگامی که جریان روشن می شود، حرکت یون هایی که به محلول رنگ می دهند در حرکت مرز قسمت رنگی الکترولیت به سمت آند آشکار می شود (شکل 134). این حرکت یون ها با سرعتی در حدود زمانی اتفاق می افتد که قدرت میدان در الکترولیت تقریباً 3 V/cm باشد.

برنج. 134. وسیله ای برای نشان دادن حرکت یون ها در حین الکترولیز.

در چنین آزمایش‌هایی، تحرک گونه‌های مختلف یون‌های رنگی (یا رنگ‌کننده نشانگر) را می‌توان مستقیماً اندازه‌گیری کرد. با این حال، استفاده از روش‌های دیگر، دوربرگردان، اما دقیق‌تر برای اندازه‌گیری تحرک راحت‌تر است. نتایج این اندازه گیری ها در جدول در صفحه 186 ارائه شده است. مقادیر عددی برای رقت های بی نهایت زیاد الکترولیت های مربوطه برون یابی شده است. (گاهی اوقات تحرک یون ها را حاصل ضرب اعداد داده شده در این جدول با باری برابر با یک فارادی، یعنی 96500 کولن می نامند.)

همانطور که از جدول مشاهده می شود، تحرک یون های مختلف، صرف نظر از علامت و میزان بارهای آنها، مقادیر مشابهی دارند (چند ده هزارم سانتی متر در ثانیه، یا همان

تحرک برخی از یون ها در یک محلول آبی در

(به اسکن مراجعه کنید)

کسری از میلی متر در دقیقه برای میدان 1 V/cm). اما تحرک هیدرونیوم و هیدروکسیل چندین برابر بیشتر از بقیه است. این پدیده ظاهراً به این دلیل است که یون‌های هیدروکسیل و هیدرونیوم از عناصر مشابهی ساخته شده‌اند که مولکول‌های حلال (آب) از آنها ساخته شده‌اند و مکانیسم حرکت آنها در محلول تا حدودی با سایر یون‌ها متفاوت است. حرکت آنها به الکترودها ظاهراً در "مسابقه رله" انجام می شود. بنابراین، در مورد هیدرونیوم، پروتون آن به یک مولکول آب بدون بار در مجاورت منتقل می شود، که خود به یون هیدرونیوم تبدیل می شود و به همان ترتیب رله به سمت کاتد ادامه می یابد، همانطور که به وضوح در شکل نشان داده شده است. 135. کاملاً بدیهی است که چنین حرکت ساختگی هیدرونیوم باید سریعتر از زمانی رخ دهد که هیدرونیوم، مانند سایر یونها، خودش را حرکت دهد. جالب است بدانید که مکانیسم الکترولیز در ابتدا توسط بنیانگذار نظریه الکترولیز، فیزیکدان و شیمیدان برجسته لیتوانیایی گروتوس، که هنوز از وجود یونهای آزاد در محلولها اطلاعی نداشت، در ابتدا تصور می کرد.

برنج. 135. حرکت ساختگی یونهای هیدرونیوم در حین الکترولیز.

اجازه دهید نشان دهیم که چگونه با استفاده از جدول تحرکات یون، رسانایی الکتریکی محلول های رقیق شده را به اندازه ای محاسبه می کنیم که یون ها به اندازه کافی از یکدیگر فاصله داشته باشند و در نتیجه از یک طرف به مولکول ها نچسبند. از سوی دیگر، حرکات یکدیگر را با میدان های الکتریکی خود مهار نکنید. اجازه دهید محلول حاوی یون های مثبت و منفی در هر سانتی متر مکعب باشد و داشته باشد

افت پتانسیل 1 V/cm. کاتد در سمت چپ است، آند در سمت راست است. بیایید تحرک آنیون ها و کاتیون ها را مانند جدول بالا با اجازه دهید یک ناحیه به اندازه عمود بر جهت خطوط نیرو تصور کنیم. در عرض 1 ثانیه این ناحیه با حرکت از چپ به راست توسط تمام آنیونهایی که در لحظه اولیه بیش از سانتیمتر از آن فاصله نداشتند، یعنی در حجم لایه که پایه آن ناحیه انتخاب شده است، عبور می کند. ارتفاع حجم این لایه حاوی آنیون است و اگر بار هر یک برابر باشد، مقدار الکتریسیته منفی که از طریق مقطع مورد نظر با خود خواهند برد برابر است.

با استدلال مشابه، برای کاتیون‌ها متوجه می‌شویم که مقدار الکتریسیته مثبتی که در هر ثانیه توسط آن‌ها در همان ناحیه منتقل می‌شود، اما در جهت مخالف،

طبق تعریف، رسانایی الکتریکی ویژه یک محلول (مانند هر رسانا) مقدار الکتریسیته ای است که از طریق مقطع رسانا در طول یک ثانیه، زمانی که پتانسیل 1 ولت در هر 1 سانتی متر کاهش می یابد، از یک نقطه رسمی از نظر، انتقال الکتریسیته مثبت از راست به چپ معادل انتقال همان مقدار الکتریسیته منفی از چپ به راست است. بنابراین، هدایت الکتریکی خاص محلول

این فرمول حاوی بار تمام یون های دارای علامت مشابه در محلول است. در ضمن می دانیم که بار عدد آووگادرو هر یونی برابر با 96500 کولن است. اجازه دهید غلظت یون ها را با C نشان دهیم که با تعداد معادل های گرم بیان می شود، یعنی با مقایسه غلظت موجود یون ها با غلظت یون ها در یک محلول معمولی بیان می شود (ص 180). در مورد تفکیک کامل، C نشان می دهد که چند برابر تعداد یون های همان علامت موجود در محلول از عدد آووگادرو بیشتر است. بدیهی است که در این مورد

و در نتیجه،

اگر دو نوع یون در محلول وجود نداشته باشد، بلکه بیشتر باشد، به طور کلی

یعنی سهم هر نوع یون در هدایت الکتریکی متناسب با غلظت آنها از یک سو و تحرک است.

با یکی دیگر. برای مثال، هدایت الکتریکی محلول اسید نیتریک

در اینجا ما از حق در نظر گرفتن الکترولیت های قوی (مانند اسید نیتریک) در محلول های رقیق استفاده کرده ایم (که باید کاملاً تفکیک شوند و بنابراین مقدار غلظت داده شده 0.001 را به طور مساوی برای غلظت خود اسید نیتریک و هر یک از یون های آن اعمال می کنیم.

فرمول (6) نشان می دهد که هدایت الکتریکی ویژه محلول های به اندازه کافی رقیق شده باید متناسب با افزایش غلظت محلول افزایش یابد.

برای محلول های به اندازه کافی رقیق، چنین تناسبی بین رسانایی الکتریکی خاص و غلظت در واقع وجود دارد. به عنوان مثال اعداد ارائه شده در جدول است.

هدایت الکتریکی محلول های کلرید پتاسیم در دمای 18 درجه سانتی گراد

(به اسکن مراجعه کنید)

در محلول‌های غلیظ‌تر، تناسب بین غلظت و رسانایی الکتریکی مورد نیاز رابطه بالا نقض می‌شود. رسانایی الکتریکی مشاهده شده y معمولاً کمتر از مقدار محاسبه شده است، یعنی 1. این دو دلیل دارد. اول از همه، در مورد محلول های کمی رقیق شده، هیچ تفکیک کامل الکترولیت وجود ندارد. در هر لحظه، برخی از یون ها به مولکول ها متصل می شوند و در هدایت جریان الکتریکی شرکت نمی کنند. بنابراین، نسبت - باید برابر با درجه تفکیک a الکترولیت در یک محلول معین باشد. در این راستا، اندازه گیری هدایت الکتریکی محلول ها روشی بسیار ساده، راحت و پرکاربرد برای تعیین درجه تفکیک است. مقادیر a به‌دست‌آمده از این طریق با مقادیر a محاسبه‌شده برای همان راه‌حل‌ها بر اساس قانون استوالد مطابقت دارد (جلد I، § 121). با این حال، توافق با قانون استوالد فقط برای الکترولیت های ضعیف اتفاق می افتد.

تغییر در رسانایی الکتریکی الکترولیت های قوی با غلظت آنطور که بر اساس قانون عمل جرم انتظار می رود رخ نمی دهد. در اینجا، در غلظت‌های بالا، تعداد یون‌های درگیر در رسانش جریان کاهش نمی‌یابد، بلکه تحرک آنها کاهش می‌یابد. یونهای دارای بار مخالف جذب می شوند که تحرک آنها را کاهش می دهد و بر این اساس رسانایی الکتریکی کاهش می یابد. توسط Debye ساخته شده است"

برنج. شکل 136 نشان می دهد که چه رابطه پیچیده ای بین رسانایی الکتریکی ویژه محلول های الکترولیت های قوی و غلظت بیان شده در واحدهای یک محلول معمولی وجود دارد. منحنی هایی که وابستگی هدایت الکتریکی به غلظت را مشخص می کنند، به صورت درصد وزنی بیان می شوند، ظاهری مشابه دارند. این نمودارها نشان می دهد که هدایت الکتریکی الکترولیت ها تا غلظت محلول مشخصی افزایش و سپس کاهش می یابد. به عنوان مثال، در بین محلول های اسید کلریدریک، تقریباً یک محلول پنج نرمال (حدود 20 درصد وزنی) دارای بالاترین رسانایی الکتریکی است. جدول در صفحه 190 مقادیر مقاومت و رسانایی را برای محلول های با غلظت های مختلف نشان می دهد. می بینیم که مقاومت رسانای الکتریکی ترین الکترولیت ها تقریباً یک میلیون بار بیشتر از مقاومت مس است.

برنج. 136. وابستگی رسانایی الکتریکی ویژه الکترولیت های قوی به غلظت، بیان شده بر حسب گرم بر لیتر.

طبق فرمول (6) که با این حال، فقط برای الکترولیت های ضعیف و در رقت های به اندازه کافی زیاد معتبر است، نسبت رسانایی الکتریکی ویژه به غلظت معادل گرم محلول باید برای محلول های تمام غلظت ها یکسان باشد. نسبت نشان داده شده، 1000 برابر افزایش یافته است، هدایت الکتریکی معادل نامیده می شود:

طبق فرمول (6)، رسانایی الکتریکی معادل باید به صورت حاصل ضرب مجموع تحرکات یون و بار فارادی بیان شود:

برای راحتی مقایسه الکترولیت‌های مختلف و تشخیص میزان تفاوت خواص هر الکترولیت با خواص یک الکترولیت ضعیف، رقیق و کاملاً جدا شده، در الکتروشیمی، نتایج اندازه‌گیری رسانایی الکتریکی محلول‌ها تقریباً همیشه در بیان می‌شود. شکل مقادیر رسانایی الکتریکی معادل.

از تعریف رسانایی الکتریکی معادل، به راحتی می توان فهمید که برای یک محلول معمولی (معادل 1 گرم در لیتر، رسانایی الکتریکی معادل رسانایی الکتریکی یک لیتر محلول است که به صورت لایه ای بین الکترودهای مسطح با فاصله 1 ریخته می شود. سانتی متر از یکدیگر فاصله دارند

مقاومت ویژه و هدایت الکتریکی برخی از الکترولیت ها (محلول های آبی) در دمای 18 درجه سانتی گراد

(به اسکن مراجعه کنید)

محلول از همان فرمول برای X چنین است که X نشان دهنده رسانایی الکتریکی یک لیتر محلول است که به شکل یک لایه بین الکترودهای مسطح ریخته شده است، بنابراین، در این مورد، یک لایه حاوی یک گرم معادل است راه حل گرفته شده است. به طور کلی، رسانایی الکتریکی معادل، رسانایی الکتریکی لایه ای از محلول است که حاوی معادل یک گرم املاح بین الکترودهایی است که به فاصله 1 سانتی متر از هم قرار دارند.

رسانایی الکتریکی خاص رسانایی الکتریکی مقدار ثابتی از محلول است که بسته به غلظت، مقادیر مختلفی از ماده محلول را در خود دارد. در مقابل، رسانایی الکتریکی معادل، رسانایی الکتریکی مقادیر مختلف یک محلول حاوی مقدار ثابت (1 گرم معادل) املاح است، در هر دو مورد فاصله بین الکترودها 1 سانتی متر است.

رسانایی الکتریکی معادل الکترولیت های قوی و ضعیف با کاهش غلظت افزایش می یابد. در شکل شکل 137 شکل مشخصه اکثر الکترولیت های منحنی را نشان می دهد که وابستگی رسانایی الکتریکی معادل را به غلظت تعیین می کند. جدول مقادیر رسانایی الکتریکی معادل برخی از الکترولیت ها را نشان می دهد.

هدایت الکتریکی معادل برخی از الکترولیت ها در محلول های آبی در دمای 18 درجه سانتی گراد

(به اسکن مراجعه کنید)

اجازه دهید به سؤال محدودیت های کاربرد قانون اهم برای الکترولیت ها بپردازیم. از تئوری حرکت اجسام در یک محیط چسبناک، مشخص شده است که سرعت حرکت حالت پایدار (ایستا) در یک محیط چسبناک با نیروی وارد بر جسم متناسب است. یونی که به سمت الکترود حرکت می کند، شرایطی را که این رابطه برای آن به دست آمده را برآورده می کند. بنابراین، سرعت حرکت یون باید متناسب با نیروی وارد بر یون باشد، یعنی حاصل ضرب قدرت میدان و بار یون. اگر ولتاژ جریان و در نتیجه شدت میدان یک ضریب افزایش یابد، سرعت حرکت همه یون‌های موجود در محلول به همان میزان افزایش می‌یابد و مقدار الکتریسیته منتقل شده توسط آنها در هر ثانیه از طریق هر مقطعی افزایش می‌یابد. هادی به همان مقدار افزایش می یابد، یعنی مقدار جریان.

برنج. 137. تغییر رسانایی الکتریکی معادل با تغییر غلظت.

بنابراین، در مورد الکترولیت ها، قانون اهم باید تا حدی معتبر باشد که تناسب بین سرعت حرکت یون ها و نیروی الکتریکی وارد بر آنها حفظ شود. این حدود بسیار گسترده است اخیراً ثابت شده است که انحرافات از قانون اهم فقط در ولتاژهای 106 V/cm قابل توجه است. در این ولتاژها، سرعت حرکت یون با سرعت قطارهای مسافربری قابل مقایسه است.

مطالبی از Uncyclopedia

یکی از راه‌های تعیین سرعت حرکت یون‌ها در محلول تحت تأثیر میدان الکتریکی به شرح زیر است. نواری از کاغذ صافی به طول 10 سانتی متر و عرض 2 سانتی متر ببرید و آن را روی شیشه یا سایر تکیه گاه های عایق قرار دهید. انتهای نوار باید با کنتاکت های رسانا در تماس باشد و کل مدار الکتریکی باید از یکسو کننده یا باتری با ولتاژ 15-20 ولت تشکیل شده باشد (چند باتری را می توان به صورت سری وصل کرد)، یک کلید و یک نوار متصل به داخل. سری (شکل را ببینید). حالا بیایید الکترولیت را آماده کنیم. داروی purgen (فنول فتالئین) باید در الکل یا ادکلن حل شود و چند قطره به محلول نمک خوراکی در آب اضافه شود. کاغذ را در محلول خیس کنید و کلید را ببندید. یک لکه قرمز در کاتد ایجاد می شود که رشد می کند و شروع به حرکت به سمت آند می کند. در نتیجه الکترولیز، هیدروژن در کاتد آزاد می شود و یون های OH- تشکیل می شوند. آنها باعث رنگ آمیزی فنل فتالئین می شوند و تحت تأثیر میدان الکتریکی به سمت آند حرکت می کنند. با تعیین سرعت حرکت رنگ قرمز می توان سرعت حرکت یون ها در الکترولیت را تخمین زد. چند میلی متر در دقیقه است.

باید مراقب بود که کاغذ صافی در طول آزمایش خشک نشود و روی آن را با یک تکه شیشه دیگر بپوشانید.

با تغییر ولتاژ در گیره ها و غلظت محلول نمک، می توانید تعدادی الگو را در حرکت یون ها کشف کنید.