Лабораторна робота № 4

Тема: Електропровідність розчинів електролітів

Теоретична частина

Електропровідність розчинів електролітів обумовлена наявністю в них іонів - заряджених частинок, які здатні рухатися під дією зовнішнього електричного поля. Здатність розчинів проводити електричний струм кількісно характеризує фізична величина - питома електропровідність.

Питома електропровідність - це електропровідність розчину, розміщеного у вигляді куба з ребром 1м між двома металевими електродами, розташованими на протилежних гранях куба, площа яких 1м . Питома електропровідність обернено пропорційна питомому опорові:

. (4.1)

Одиниця СІ - См/м (сименс на метр). На практиці використовують См/см. Питома електропровідність, віднесена до одиниці молярної концентрації речовини, називається молярною електропровідністю:

, (4.2)

де С - молярна концентрація, моль/м³

Одиниця СІ - Смм² /моль (сименс метр у квадраті на моль). На практиці використовують Смсм² /моль.

При зменшенні концентрації розчину електроліту молярна електропровідність збільшується і досягає якогось граничного значення, яке називається молярною електропровідністю при нескінченному розведенні. Це пов’язано з тим, що ступінь дисоціації будь-якого електроліту наближається до одиниці, якщо концентрація його розчину наближається до нуля. Молярна електропровідність при нескінченному розведенні - сума рухомостей катіону та аніону.

 _ =  _+ +  _– . (4.3)

Молярна електропровідність пропорційна ступеню дисоціації електроліту. При нескінченному розведенні  = 1, тому  _ = k, звідси:

. (4.4)

Це відношення можна підставити у рівняння Оствальда:

, (4.5)

де K - константа дисоціації електроліту

С - молярна концентрація

 - ступінь дисоціації електроліту.

Після цього буде:

. (4.6)

Вимірювання електропровідності проводиться у спеціальному посуді з кварцу, скла або фторопласту. Електроди виготовляють з платини та покривають платиновою черню (платинують), це робиться для досягнення більшої поверхні контакту з розчином. Щоб виключити протікання фарадеївських процесів при вимірюванні електропровідності, використовують змінний струм частотою 50-2000 Гц при напрузі 5-50 мВ. Вимірювальна посудина вмикається в одне з пліч м істка змінного струму. Схема наведена на рис.4.1.

Перед вимірюванням посудина обполіскується досліджуваним розчином, потім заповнюється таким чином, щоб рівень розчину був вище електродів, і міст урівноважується підбором опору на магазині. У момент рівноваги світний еліпс на екрані нуль-індикатора повинен зайняти горизонтальне положення. Якщо цього не можна досягнути за допомогою регулювання магазину, тоді міст урівноважується за допомогою реохорду, а вимірюваний опір буде:

. (4.7)

Для того, щоб перерахувати виміряний опір в питому електропровідність, необхідно ще визначити константу посудини, заповнюючи її стандартним розчином з відомою питомою електропровідністю ( додаток, табл.2). За визначеним значенням опору розраховують константу посудини:

k_п = R_0,02МKCl , (4.8)

де k_п - константа посудини, см

R - опір, Ом

- питома електропровідність, См/см.

Питому електропровідність досліджуваних розчинів розраховують використовуючи отримані значення константи k_п.

. (4.9)