輸率

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輸率

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/07/19 05:53 UTC 版)

輸率(ゆりつ、transport number)とは電解質の溶液に電流を流した際に、ある特定のイオンが担った電流の全電流に占める割合のことである。 この物理量に対して最初に関心を寄せ、測定法を開発したのがヴィルヘルム・ヒットルフであるため、ヒットルフ数(Hittorf number)と呼ばれることもある。

溶液に電場をかけた場合のイオンの動きやすさ(易動度、または「移動度」)はさまざまである。 これはイオンの溶液中での大きさが様々であり、大きなイオンほど移動の際に大きな粘性抵抗を受けることによる。 その結果、溶液に電流を流した際には動きやすいイオンの方が大きな電流を担うことになり、輸率が大きくなる。 例えば塩M⁺X^-の溶液に1Aの電流を流しているときに、陽イオンM⁺がそのうち0.6Aの電流を運んでいるならば、M⁺の輸率は0.6となる。 溶液中のすべてのイオンの輸率の合計は1になるので、このとき陰イオンX^-の輸率は0.4である。 ある塩に含まれるイオンの輸率は、そのイオンのイオン伝導率をその塩のモル伝導率で割った値である。

輸率の値は塩の濃度によって影響を受ける。 電解質濃度を0に近づけたときには輸率はある極限値に近づいていく。 この値を極限輸率という。 ある塩に含まれるイオンの極限輸率t_∞は、そのイオンの極限イオン伝導率λ_∞をその塩の極限モル伝導率Λ_∞で割った値となる。 すなわち極限輸率と塩の極限モル伝導率の測定値からイオンの極限イオン伝導率を計算することが可能である。

輸率の測定

ヒットルフ法

ヒットルフ法はM字型の電解槽を用いて輸率を測定したい塩の溶液を電気分解して輸率を測定する方法である。 M字の左右の縦の部分にあたる直管2つと真ん中のVに当たるU字管の3室からなる電解槽を用いる。 各室の間では拡散によるイオンの移動は起こらず、電流によるイオンの移動のみが起こるとする。 M字の左右の縦の部分にはそれぞれ陽極、陰極を接続して陽極室、陰極室とする。 ここに一定量の電気を流した際の陽極室と陰極室の塩の濃度の変化から輸率を測定する。

塩M⁺X^-を電気分解したときに

${\rm {M^{+}X^{-}\longrightarrow M+X}}$

• ドイツ