Jednostki SI | siemens na metr (S m −1 ) |
---|---|
Inne jednostki | (Ω m) −1 |
Wymiar | M -1 · L -3 · T 3 · I 2 |
Natura | Rozmiar intensywny skalarny |
Zwykły symbol | |
Link do innych rozmiarów | = · / |
Przewodnictwo elektryczne charakteryzuje zdolność materiału lub roztworu do swobodnego przemieszczania się ładunków elektrycznych, a tym samym do przepuszczania prądu elektrycznego .
Przewodnictwo elektryczne jest odwrotnością rezystywności . Przewodnictwo jednorodnego materiału jest równe przewodności cylindrycznej przewodnika wykonanego z tego materiału, podzielonej przez jego przekrój i pomnożonej przez jego długość.
Do najlepszych przewodników elektryczności należą:
Niektóre materiały, jak półprzewodniki , mają przewodność, która zależy od innych warunków fizycznych, jak temperatury i światła ekspozycji , etc. Te właściwości są coraz częściej wykorzystywane do produkcji czujników .
Gdy przewodnictwo zależy od kierunku, jest wyrażane jako wielkość wektorowa ( CEI ).
W SI przewodnictwo jest mierzone w Sm -1 ( siemens na metr), ale najczęściej pomiar za pomocą konduktometru daje wynik w mS.cm -1 ( milisimens na centymetr).
Powszechnie stosowany w chemii , jego jednostką w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) jest siemens na metr (1 S / m = 1 A 2 · s 3 · m -3 · kg -1 ). Jest to stosunek gęstości prądu do amplitudy pola elektrycznego. Jest odwrotnością rezystywności . Symbolem powszechnie używanym do określenia przewodnictwa jest grecka litera sigma : σ , która zmienia się w zależności od materiałów od 10 8 S m -1 do 10–22 S m -1 .
W idealnym przewodniku σ dąży do nieskończoności.
W dziedzinie elektrostatyki i magnetostatyki bardziej ogólnie stosuje się przewodnictwo elektryczne wyrażone w (Ω.m) -1 . Jednostka σ jest jednorodna z jednostką o tyle, o ile siemens jest jednorodny do Ω -1 .
Przewodnictwo roztworu wodnego pozwala oszacować jego ładunek w jonach, zwykle jest wyrażane w µS / cm.
Prawo Nernsta-Einsteina umożliwia obliczenie przewodnictwa zgodnie z innymi podstawowymi parametrami materiału:
lub
Przewodnictwo roztworów jonowych określa prawo Kohlrauscha . Przybiera to dwie formy, w zależności od autorów.
W chemii prawo Kohlrauscha pozwala określić przewodnictwo jonu i w funkcji jego stężenia:
z liczbą ładunków jonu. Na przykład dla jonu siarczanowego ).
i równoważne przewodnictwo jonowe jonu przy rozważanym stężeniu (ta wartość rzeczywiście zależy od stężenia). Termin „ekwiwalent” wskazuje, że przewodnictwo jest powiązane z ładunkiem (1+ lub 1-), stąd potrzeba pomnożenia go przez liczbę ładunków . Równoważnik przewodność jonową wyrażone w Sm 2 .eq -1 , w przeciwieństwie do molowej przewodności jonowej (patrz poniżej), które wyraża się w Sm 2 .mol -1 .
Jeśli roztwór nie jest bardzo stężony, równoważne przewodności jonowe są równe równoważnym przewodnictwom jonowym przy nieskończonym rozcieńczeniu . Wartości te są zestawione w tabeli. Jeśli roztwór nie jest stężony, przewodnictwo jonowe na ogół nie jest znane.
Przewodnictwo roztworu przyjmuje wówczas następującą ogólną postać:
Prawo Kohlrauscha jest również wyrażone w następujący sposób:
gdzie ten czas jest jonowym przewodnictwem molowym jonu przy rozważanym stężeniu.
Molowy przewodność jonowa jest wielkości charakteryzującej się jonów , to wkład jonu przewodności elektrycznej roztworu. Zależy to w szczególności od stężenia, temperatury, ładunku i wielkości jonu. W przypadku słabo stężonego roztworu dodaje się przewodności różnych jonów w roztworze:
,a przewodnictwo przyjmuje wówczas następującą ogólną postać: