Электрохимия. Электрическая проводимость растворов электролитов

После изучения этой главы вы должны:

- знать механизм электрической проводимости растворов элек­тролитов;

- иметь представление о следующих понятиях и величинах: предельная электрическая подвижность иона, удельная и молярная электрические проводимости электролитов в растворах; знать фак­торы, влияющие на эти величины;

- знать законы независимого движения в разбавленных рас­творах;

- основы кондуктометрии и ее практическое использование.

Жизнедеятельность любых живых организмов обязательно включает наряду с химическими различные электрические яв­ления. Электрохимические явления лежат в основе важнейших биохимических процессов:

- возникновения биопотенциалов и переноса вещества через мембраны;

- передачи нервных импульсов;

- превращения химической энергии питательных веществ в электрическую, которая используется для синтеза молекул АТФ - аккумуляторов энергии в организме.

Следовательно, для понимания процессов жизнедеятельно­сти необходимо знать основные положения электрохимии.

Электрохимия изучает свойства систем, содержащих подвиж­ные ионы (растворов, расплавов, твердых электролитов), и явле­ния, возникающие на границе раздела фаз вследствие переноса заряженных частиц. Она рассматривает, с одной стороны, влия­ние электрического поля на движение заряженных частиц и протекание химических реакций в таких системах. С другой -возникновение на границе раздела фаз электрического поля в результате движения через нее заряженных частиц или проте­кания на ней окислительно-восстановительных реакций. В пер­вом случае электрическая энергия превращается в химическую, а во втором - химическая переходит в электрическую. Для ор­ганизма важную роль играет перемещение ионов в электрическом поле, обуславливающее электрическую проводимость растворов электролитов, биологических жидкостей и тканей организма. Рассмотрим подробно этот важный аспект биоэлектрохимии.

Электрическое поле вызывает направленное движение заря­женных частиц. В проводниках первого рода, к которым относятся металлы, носителями электричества являются электроны. В про­водниках второго рода - растворах и расплавах электролитов пе­ренос электричества осуществляется положительными и отрица­тельными ионами, т. е. катионами и анионами соответственно.

В отсутствие внешнего электрического поля ионы электролита находятся в состоянии хаотического теплового движения. При наложении внешнего электрического поля возрастает число пере­мещений ионов в единицу времени вдоль силовых линий поля. Следствием этого является возникновение направленных потоков катионов и анионов, движущихся в сторону соответствующих по­люсов, т. е. прохождение электрического тока через систему. При этом всегда катионы движутся к катоду, а анионы - к аноду.

С позиции жизнедеятельности организма наибольший инте­рес представляет поведение водных растворов электролитов в электрическом поле. Способность проводить ток у растворов электролитов неодинакова и зависит от многих факторов, в ча­стности от количества ионов и их подвижности.