Определение постоянной сосуда

Если бы расстояние между электродами точно равнялось 1 см, а площадь каждого электрода - 1 см² и в прохождении тока участвовал только один объем раствора, заключенный между электродами, то электропроводность, измеренная в таких условиях, представляла бы собой удельную электропроводность раствора. Практически

Причем все ионы остаются между электродами, участвуя в переносе электричества. Следовательно, возрастание эквивалентной электропроводности раствора данного электролита при разбавлении определяется степенью электролитической диссоциации и вместе с ней, по мере разбавления, стремится к пределу, после которого остается постоянной. Это предельное значение электропроводности называется электропроводностью при бесконечном разведении и обозначается . Электропроводность при бесконечном разведении вычисляется как сумма подвижностей ионов (катионов - и анионов - ):

Определив эквивалентную электропроводность раствора и, зная подвижность ионов, можно вычислить степень диссоциации по формуле:

.

Степень диссоциации слабого электролита в водном растворе с разбавлением V определяется частным от деления значения эквивалентной электропроводности при этом разбавлении на значение электропроводности при бесконечном разведении.

В растворах слабых электролитов имеются недиссоциированные молекулы, а также катионы и анионы, образовавшиеся вследствие электролитической диссоциации некоторой части молекул. Между ними в растворе устанавливается динамическое (подвижное равновесие, характеризуемое при данной температуре и данной общей концентрации электролита постоянной величиной – константой электролитической диссоциации, которую можно вычислить на основании закона действующих масс. Для молекул, способных диссоциировать на два иона, КА Û К⁺ + А^-:

, где /4/

К – константа электролитической диссоциации;

- концентрация катионов;

- концентрация анионов;

- концентрация недиссоциированных молекул.

Если концентрацию электролита в объеме V принять равной С:

= = a ^. С, тогда концентрация недиссоциированных молекул определяется по формуле:

= (1 - a) ^. С, учитывая это, получим для константы диссоциации:

. /5/

Учитывая, что V = 1/С, получим:

. /6/

Подставим значение степени диссоциации в /6/:

= /7/

Последние два уравнения носят название закона разведения Оствальда. Целью данной работы является проверка настоящего закона.

Экспериментальная часть

Методика измерений

Так как электропроводность – это величина, обратная сопротивлению, то, практически, определение электропроводности сводится к определению сопротивления. Наиболее пригодным в этом случае является метод, основанный на применении переменного тока по схеме мостика Уитстона. Допустим, ток идет из источника Е к точке А (рис.1), где он разветвляется и часть тока идет через D к С, а другая – через В к С. От точки С ток идет обратно к источнику тока.

 

Рис.1

 

Сопротивления частей цепи будут:

 

АВ = R₁, BC = R₂, AD = R₃, DC = R₄.

 

Если точки D и В соединить проводником, то по нему может пойти ток. По закону Кирхгофа, в проводнике ВD тока не будет в том случае, когда будет соблюдаться следующее соотношение:

.

Зная три из этих сопротивлений, можно вычислить четвертое. На опыте в качестве R₂ берется определенное сопротивление магазина; R₁ – сосуд с электролитом, электропроводность которого нужно определить; R₃ и R₄ – берется реохорд, плечи которого будут соответственно a и b. Для измерения сопротивления жидкостей применяют переменный ток, а не постоянный, чтобы избежать электролиза и поляризации.

Очень чувствительным прибором, обнаруживающим присутствие или отсутствие тока в мостике, является низкоомный телефон, вибрационный гальванометр или осциллограф. В качестве источника переменного тока применяется звуковой генератор ЗГ-1. Схема присоединения приборов для измерения сопротивления жидкостей изображена на рис. 2.

 

Лабораторная работа № 16