Определение электропроводности слабых электролитов

Лабораторная работа № 16

Проводники электрического тока делятся на проводники первого и второго рода. К проводникам первого рода относятся металлы и их сплавы, графит и другие материалы. Проводниками второго рода называют растворы кислот, щелочей и солей, расплавленные соли и кристаллы некоторых твердых солей.

Перенос электричества в проводниках первого рода осуществляется движением электронов по проводнику, в проводниках второго рода перенос электричества осуществляется движением ионов, и сила тока представляет собой суммарный результат движения катионов и анионов. Сопротивление, а, следовательно, и электропроводность зависит от длины и поперечного сечения проводника, а именно:

, где /1/

- сопротивление проводника (Ом);

- длина проводника (см);

- площадь поперечного сечения (см²);

- удельное сопротивление (Ом ^. см).

 

Электропроводность – величина, обратная сопротивлению электрического тока, т.е.

= æ , /2/

где æ – удельная электропроводность, æ = (Ом^-1.см^-1);

- длина проводника (см);

S – поперечное сечение проводника (см²).

 

Удельной электропроводностью называют электропроводность одного мл раствора, помещенного между электродами с поверхностью 1 см², находящимися на расстоянии 1 см друг от друга.

Удельная электропроводность различных электролитов, сравниваемая при одинаковых условиях, температуре и концентрации, различна. Удельная электропроводность слабых электролитов с повышением концентрации растет незначительно. Уменьшение ее вызвано падением степени диссоциации. Удельная электропроводность с уменьшением концентрации падает, но не пропорционально, она убывает медленнее, чем разведение раствора. Только в очень разбавленных растворах солей, сильных кислот и оснований обе величины становятся пропорциональными.

Более наглядно выглядят эти закономерности, если пользоваться не удельной, а эквивалентной электропроводностью. Она зависит от свойств растворенного вещества, выражающихся в способности переносить в единицу времени большего или меньшего количества электричества. Способность различных электролитов проводить электрический ток удобно сравнивать в таких условиях, когда в слое жидкости, заключенном между электродами, находятся химически сравнимые количества различных веществ. Такими химически сравнимыми количествами являются грамм-эквивалент или грамм-моль вещества.

Эквивалентной электропроводностью называют электропроводность столба жидкости, заключенного между электродами, находящимися друг от друга на расстоянии 1 см при такой площади поверхности электродов, что между ними находится объем жидкости, содержащий 1 грамм-эквивалент вещества.

æ = 1000 ^. V ^. æ, [Ом^-1. см^-1. м^-1], где /3/

- эквивалентная электропроводность при данном разведении;

С – концентрация раствора;

- разбавление раствора, т.е. величина, обратная концентрации ( = 1 / С).

Эквивалентная электропроводность раствора повышается при его разбавлении благодаря тому, что количество электролита между электродами остается постоянным (грамм-эквивалент), а число ионов, образующихся при разбавлении, увеличивается.

очень сложно выполнить все условия. Поэтому для каждого сосуда предварительно определяют его постоянную С₀.

Если в формулу вместо поставить 1/ æ, а величину заменить на С₀, то С₀/ æ.

Отсюда можно заключить, что С₀ = æ ^. _х,

где _х – сопротивление, определяемое по формуле R_х = R_м ^. .

Практически постоянную сосуда (С₀) определяют следующим образом.

В сосуд для измерения электропроводности наливают 0,02 н раствор хлорида калия таким образом, чтобы в раствор были погружены только электроды. Из таблиц определяют удельную электропроводность хлорида калия (æ) при данной температуре. Далее, описанным выше способом, определяют сопротивление раствора хлористого калия и находят постоянную сосуда С₀ = æ ^. _х.

Данные измерений заносят в таблицы:

Таблица 1

Определение постоянной сосуда (С₀)

 

№	Rм	Плечи реохорда	Rх	С0
а	б

 

Рассчитать среднее значение С₀.