الفيزياء — الناقلية الكهربائية: قانون أوم في الشوارد — الثانية ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الناقلية الكهربائية هي مقياس لقدرة المادة على تمرير التيار الكهربائي. في المحاليل الشاردية، تعتمد الناقلية على تركيز وطبيعة الشوارد.

1. تعريف الناقلية الكهربائية

الناقلية G لمحلول هي مقلوب المقاومة R: G = 1/R = I/U. وحدة الناقلية هي السيمنز (S).

الناقلية النوعية s (سيغما) هي: s = G.(L/S) حيث L المسافة بين اللوحين و S مساحة كل لوح.

2. قانون كولروش

الناقلية النوعية لمحلول تساوي مجموع ناقليات الشوارد الموجودة فيه: s = sum(li.Ci) حيث li الناقلية المولية الشاردية و Ci التركيز المولي للشاردة i.

3. العوامل المؤثرة على الناقلية

التركيز: تزداد الناقلية بزيادة تركيز الشوارد. G = k.C حيث k ثابت يعتمد على طبيعة الشاردة.

طبيعة الشاردة: كل شاردة لها ناقلية مولية خاصة (l). مثلاً: l(H3O+) = 35 mS.m^2/mol, l(OH-) = 20 mS.m^2/mol.

درجة الحرارة: تزداد الناقلية بارتفاع درجة الحرارة.

4. تطبيق: معايرة بالكشاف الكهربائي

يمكن تتبع تطور التفاعل الكيميائي بقياس الناقلية. مثلاً معايرة حمض HCl مع أساس NaOH: قبل التكافؤ تنقص الناقلية، بعد التكافؤ تزداد.

5. مثال بكالوريا

بكالوريا 2020 (شعبة علوم تجريبية): محلول كلور الصوديوم NaCl تركيزه C = 0.01 mol/L. الناقلية المولية للصوديوم l(Na+) = 5.0 mS.m^2/mol وللكلور l(Cl-) = 7.6 mS.m^2/mol. احسب الناقلية النوعية s للمحلول.

الحل: s = l(Na+).C + l(Cl-).C = (5.0 + 7.6)x10^-3 x 0.01 = 12.6×10^-5 = 1.26×10^-4 S.m^-1.

6. تمرين تطبيقي

محلول HCl تركيزه 0.05 mol/L. جد الناقلية النوعية علماً أن l(H3O+) = 35 mS.m^2/mol و l(Cl-) = 7.6 mS.m^2/mol. ثم احسب الناقلية G إذا كانت مساحة اللوحين 1 cm^2 والمسافة بينهما 1 cm.