Relación entre la concentración y la resistencia de las soluciones acuosas

Por qué es simple: cuando disuelve más de cualquier sal que se ioniza en agua, hay más iones para " transportardebido al movimiento aleatorio caótico inherente a escala atómica, colisionan, se unen y se ionizan casi simultáneamente e instantáneamente para reiniciar el ciclo nuevamente. Ahora, cuanto más de estos iones estén disponibles para transportar electrones y también crear un grupo denso de ellos mismos, lo que aumenta la posibilidad de una colisión más rápida para reiniciar el ciclo, más conductora o menos resistente es una solución salina. El proceso explicado anteriormente explica por qué una solución más caliente es hasta cierto punto más conductora que una más fría, porque el aumento de la energía cinética en la solución ayuda a aumentar la frecuencia de colisión de los átomos neutros. Ahora, cuanto más de estos iones estén disponibles para transportar electrones y también crear un grupo denso de ellos mismos, lo que aumenta la posibilidad de una colisión más rápida para reiniciar el ciclo, más conductora o menos resistente es una solución salina. El proceso explicado anteriormente explica por qué una solución más caliente es hasta cierto punto más conductora que una más fría, porque el aumento de la energía cinética en la solución ayuda a aumentar la frecuencia de colisión de los átomos neutros. Ahora, cuanto más de estos iones estén disponibles para transportar electrones y también crear un grupo denso de ellos mismos, lo que aumenta la posibilidad de una colisión más rápida para reiniciar el ciclo, más conductora o menos resistente es una solución salina. El proceso explicado anteriormente explica por qué una solución más caliente es hasta cierto punto más conductora que una más fría, porque el aumento de la energía cinética en la solución ayuda a aumentar la frecuencia de colisión de los átomos neutros.

Cuando disuelve una sal en agua, se disocia en dos iones (una partícula cargada positivamente y otra igualmente cargada negativamente). En aras de la simplicidad, llamamos$PN$la sal y$P$y$N$respectivamente la parte positiva y negativa.

Una fracción de las moléculas de sal, cuando se disuelve en agua, se disocia en iones. Cuando dos iones se encuentran, pueden unirse y convertirse en sal nuevamente. En el equilibrio, habrá una fracción$f$de moléculas de sal que se disocian mientras que la parte restante$(1-f)$todavía estará en forma de sal. Entonces, si disuelve una concentración$c$de sal en agua, terminas con$fc=[P]$portadores positivos (donde$[\cdot]$indica la concentración),$fc=[N]$portadores negativos y$(1-f)c=[PN]$todavía en forma de sal.

(Por qué tiene que ser una fracción$fc$y no una función más complicada de$c$se debe al tipo de reacción química$PN<=>P+N$)

Ahora, la conductividad se define como$J=\sigma E$(dónde$J$es la densidad de corriente y$E$el campo eléctrico). La corriente es proporcional al número de portadores y por lo tanto también lo es la conductividad. Estos son cálculos simples que debería haber hecho en física: solo búsquelos en Google, pero creo que tiene sentido: ¡cuantos más transportadores hay, más cargas se mueven por unidad de tiempo!

Ahora, en este caso, el número de portadores depende de la concentración de sal.$[P]+[N] \propto fc$y por lo tanto$\sigma \propto c$. Finalmente, debido a que la resistividad se define como$\sigma={1\over \rho}$terminas con

Resumiendo, por definición la conductividad depende del número de cargas proporcionalmente, por lo tanto la resistividad inversamente. Entonces, debido a la reacción que provoca la disociación de la sal en iones, el número de cargas depende de la concentración inicial$c$también proporcionalmente, y por tanto también la conductividad, y por tanto la resistividad inversamente.

Como puede ver, la razón principal es el tipo de reacción química involucrada (disociación), que es la razón de la dependencia lineal de la concentración. De hecho, si elige una sal más fuerte diferente o va a regímenes de concentración muy alta, ese comportamiento cambiaría.

Tenga en cuenta los múltiples procesos no lineales, cuando se trata de electrolitos y electrodos.

Para la conductividad molar existe la ecuación de Kohrausch no lineal:

$$\Lambda_\text{m} =\Lambda_\text{m}^\circ - K\sqrt{c}$$ dónde$\Lambda_\text{m}^\circ$es la conductividad molar a dilución infinita (o "conductividad molar límite").

La conductividad es entonces$\kappa = \Lambda_\text{m} \cdot c=\Lambda_\text{m}^\circ \cdot c - K \cdot c^{3/2}$

a menor concentración de iones, la resistencia disminuirá debido al aumento en los portadores de carga, pero a alta concentración, la resistencia aumentará a medida que aumente la atracción interiónica y, por lo tanto, aumentará la resistencia. puede verificarlo usando la ley de Kohlrausch de migración independiente de iones.

https://en.wikipedia.org/wiki/Molar_conductivity