Описывается механизм электропроводности жидкостей и зависимость электропроводимости от различных факторов.

Диссоциация. Чистые жидкости в основном являются плохими проводниками электричества. Это обусловлено тем, что они состоят из электрически нейтральных атомов и молекул, движение которых не может осуществить электрический ток. Однако растворы солей, кислот и щелочей в воде и некоторых других жидкостях хорошо проводят ток. Это связано с тем, что молекулы растворенного вещества диссоциируют, т. е. распадаются на положительные и отрицательные ионы. Упорядоченное движение ионов обеспечивает перенос электрических зарядов, т. е. ток. Если при растворении не происходит диссоциации молекул, то раствор не является проводником электричества.
Расчет электропроводимости. Обозначим $N=N^{(+)}=N^{(-)}$- концентрация ионов каждого знака в растворе. Для плотности тока можно написать формулу
\[
j=q\left(b^{(+)}+b^{(-)}\right) N E \text {, }
\]

где $q$ — модуль заряда ионов, $b^{(+)}$и $b^{(-)}$- подвижности положительных и отрицательных ионов [см. (31.12)].
$\mathrm{Ha}$ основании (31.12) скорость дрейфа ионов пропорциональна напряженности:
\[
v_{\text {д }}^{( \pm)}=b^{( \pm)} E \text {. }
\]

Подвижности положительных и отрицательных ионов, вообще говоря, различны. Подвижность ионов в жидкостях невелика и обычно составляет десятимиллионные доли метра в квадрате на секунду-вольт.

Концентрация ионов зависит от степени диссоциации, характеризующейся коэффициентом диссоциации $\alpha$, который определяется отношением концентрации $N$ ионов к концентрации $N_{0}$ молекул растворенного вещества, т. е.
\[
N=\alpha N_{0} \text {. }
\]

Следовательно, концентрация недиссоциированных молекул
\[
N^{\prime}=(1-\alpha) N_{0} \text {. }
\]

В растворе одновременно и непрерывно происходит как диссоциация молекул, так и молизация ионов, т. е. соединение ионов в нейтральные молекулы. При равновесии интенсивности этих двух процессов, изменяющих состав раствора в противоположных направлениях, равны. Скорость изменения ( $\mathrm{d} N / \mathrm{d} t$ ) концентрации ионов каждого знака в результате диссоциации молекул пропорциональна концентрации $N^{\prime}$ недиссоциированных молекул:
$(\mathrm{d} N / \mathrm{d} t)=\beta(1-\alpha) N_{0}$,
где $\beta$ — коэффициент пропорциональности.
Скорость изменения ( $\mathrm{d} N / \mathrm{d} t$ ) концентрации ,недиссоциированных молекул в результате ионизации ионов пропорциональна произведению концентраций положительных и отрицательных ионов:
$\left(\mathrm{d} N^{\prime} / \mathrm{d} t\right)=\eta \alpha^{2} N_{0}^{2}$,
где $\eta$ — коэффициент пропорциональности. При равновесии
\[
\left(\frac{\mathrm{d} N}{\mathrm{~d} t}\right)=\left(\frac{\mathrm{d} N^{\prime}}{\mathrm{d} t}\right) \text {. }
\]

Отсюда с учетом (32.5) и (32.6) получаем формулу, связывающую коэффициент диссоциации с концентрацией растворенного вещества:
\[
\frac{1-\alpha}{\alpha^{2}}=\frac{\eta}{\beta} N_{0} \text {. }
\]

Очевидно, что коэффициент диссоциации зависит от концентрации растворенного вещества. При очень слабой концентрации ( $N_{0} \approx 0$ ) равенство (32.8) дает
\[
\alpha=1 \text {, }
\]
т.е. диссоциация близка к полной. Если $\alpha \ll 1$, то из (32.8) получаем
\[
\alpha=\sqrt{\frac{\beta}{\gamma}} \frac{1}{\sqrt{N_{0}}},
\]
т. е. $\alpha$ уменьшается при увеличении концентрации растворенного вещества.
Формула (32.1) с учетом (32.3) может быть записана в виде
\[
j=q\left(b^{(+)}+b^{(-)}\right) \alpha N_{0} E \text {. }
\]

Подвижность ионов в очень широких пределах напряженностей электрических полей не зависит от напряженности. Лишь при очень большой напряженности порядка миллионов вольт на сантиметр наблюдается отклонение от прямой пропорчиональности между напряженностью поля и скоростью дрейфа носителей зарядов, что, согласно (32.2), означает зависимость подвижности от напряженности. Значение $\alpha$ также в очень широких пределах не зависит от $E$. Следовательно, вплоть до напряженностей в миллионы вольт на сантиметр формула (32.11) выражает закон Ома. Поэтому удельная электрическая проводимость раствора равна
\[
\gamma=q\left(b^{(+)}+b^{(-)}\right) \alpha N_{0} .
\]
3 ависимость электропроводимости от концентрации. При небольшой концентрации раствора коэффициент диссоциации [см. (32.9)] является величиной постоянной, сумма подвижностей ионов $b^{(+)}+b^{(-)}$также приблизительно постоянна. Следовательно, при малой концентрации раствора электропроводимость пропориональна кончентрации, а при
большой зависимость значительно усложняется. С одной стороны, необходимо учитывать зависимость коэффициента диссоциации от концентрации [см. (32.8), (32.10)], а с другой стороны, подвижность ионов также начинает заметно зависеть от концентрации и в концентрированных растворах уменьшается, поскольку начинает играть роль электрическое взаимодействие ионов друг с другом. Поэтому при большой концентрации прямой пропорциональности между электропроводимостью и кончентрацией раствора не наблюдается.
3 ависимость электропроводимости от температуры. При повышении температуры коэффициент диссоциации увеличивается, поскольку более энергичное движение молекул затрудняет молизацию и облегчает диссоциацию (при столкновениях). При нагревании вязкость жидкости уменьшается и, следовательно, увеличивается подвижность ионов. Поэтому [см. (32.12)] удельная проводимость электролитов с увеличением температуры растет, причем этот рост может быть весьма значительным (во много тысяч раз).
3 лектролиты. Так как прохождение тока через растворы обусловлено движением ионов, то в результате происходит разделение молекул растворенного вещества на составные части, которые выделяются на электродах. Это явление называется электролизом. Изучение электролиза сыграло большую роль в развитии учения о строении вещества. Законы электролиза были открыты М. Фарадеем и подробно изучаются в средней школе. Проводники электрического тока, которые при прохождении по ним тока испытывают электролиз, т. е. разлагаются на составные части, называются электролитами. Из скаэанного следует, что электролитами являются многие растворы солей, кислот и челочей, а также ряд химических соединений как в жидком, так и в твердом состоянии.

Примером твердого электролита может служить стекло, которое по своей физической природе является сильно переохлажденной жидкостью с очень большой вязкостью. Можно показать на опте, что в стекле заметной подвижностью обладают ионы $\mathrm{Na}^{+}$, движение которых и обусловливает электропроводимость стекла. При нагревании стекла его сопротивление может уменьшиться в миллионы раз. Это позволяет показать очень эффектную демонстрацию. Первоначально стеклянная палочка разогревается пламенем горелки. Ток в цепи выделяет джоулеву теплоту, чем способствует повышению температуры палочки. При некоторой температуре, которую следует подобрать на опте, горелка с пламенем убирается, а дальнейшее повышение температуры палочки обеспечивается уже только омической теплотой. Скорость изменения температуры палочки все время увеличивается, поскольку с температурой увеличивается удельная проводимость, что в свою очередь обусловливает еще более энергичное повышение температуры. В результате такого лавинообразного возрастания температуры происходит энергичное расплавление стекла и палочка перегорает с яркой вспышкой.