Теоретичні відомості

Молекули електролітів у водних розчинах дисоціюють на йони, які і є носіями зарядів. Електрична провідність слабких електролітів, які дисоціюють у водних розчинах частково, визначається в основному ступенем дисоціації, що залежить від концентрації електроліту та температури.

Ступінь дисоціації α можна визначити методом виміру електричної провідності. Розрізняють питому й еквівалентну електричні провідності. Питома електрична провідність χ - величина, зворотна питомому опору:

(6.14)

Електричний опір провідника R пов'язаний з питомим опором ρ рівнянням

R ═ ρ,(6.15)

де ℓ - довжина провідника; s - площа поперечного переріза.

Таким чином, (6.16)

Відповідно до закону Ома , (6.17)

де U – напруга; I – сила струму.

Отже,

(6.18)

Питома електрична провідність χ дорівнює електричній провідності 1 см3 розчину, який міститься між плоскими паралельними електродами, що знаходяться на відстані 1 см один від одного провідники з одиничними розмірами(Ѕ = 1, ℓ = 1), її виражають в Ом-1м-1.

Еквівалентна (молярна) електрична провідність λ – це провідність розчину такого об’єму, в якому міститься один моль електроліту, і розчин вміщений між плоскими паралельними електродами, що знаходяться на одиничній відстані один від одного,і розраховується за рівнянням

, (6.19)

де С – еквівалентна концентрація, моль/л; V – розведення (об'єм розчину, який містить 1 моль розчиненої речовини, см3).

Еквівалентна електрична провідність слабких електролітів збільшується з розведенням внаслідок зростання ступеня дисоціації електроліту.

Відповідно до закону незалежного руху йонів у розведених розчинах (закон Кольрауша)

, (6.20)

де λ+ і λ- йонні електричні провідності при нескінченному розведенні або рухливості йонів. Рухливості йонів пропорційні абсолютним швидкостям руху йонів:

 

λ+ ═ Fυ+, λ- ═ Fυ-, (6.21)

 

де υ+ і υ- - абсолютні швидкості руху, см2·с-1·В-1 ( F = 96500 Кл – стала Фарадея).

Абсолютною швидкістю руху йонів називається швидкість, з якої йони рухаються в електричному полі з градієнтом потенціалу 1В/см. Рухливості йонів залежать від температури, природи йона та природи розчинника. Обчислимо значення λ за рівнянням (6.19) і λ для слабкого електроліту за рівнянням (6.20), використовуючи значення йонних электрорухливостей (додаток табл. 8, 9) і перераховуємо для відповідної температури. Розрахуємо його ступінь дисоціації

(6.22)

За законом розведення Оствальда визначимо константу дисоціації слабкого електроліту К, що залежить від температури, природи розчиненої речовини й природи розчинника. Для бінарного електроліту (КА ↔К++ А-)

, (6.23)

де С – концентрація електроліту.

Послідовність виконання роботи

Виміри виконують на мосту Кольрауша Р-38, використовуючи при цьому змінний струм. Визначають опір шести розведених розчинів при убутних концентраціях від 0,1 до 0,001 моль/л (розведення задаються викладачем).

Опір розчину, що перебуває між електродами, визначаємо рівнянням

; у нього входить відношення , яке можна легко визначити, вимірявши опір розчину з відомою питомою електричною провідністю , тоді .

Величина φ зветься постійної приладу (посудини). Абсолютна величина φ залежить від відстані між електродами та площі поперекового перерізу електродів s.

Для визначення постійної посудини вимірюють опір 100 см3 0,01н. розчину КCl. Значення питомої електричної провідності розчину КCl при різних температурах наведені в (додаток табл. 5).

По закінченні визначення постійної посудини розчином КCl, посудину ретельно промивають, обполіскують досліджуваним розчином і заливають 100 см3 досліджуваного розчину. Вимірюють опір розчину й розраховують його питому електричну провідність по рівнянню

, (6.24)

Потім визначають опір для кожної концентрації електроліту, послідовно розбавляючи вихідний розчин. Розраховують питому й еквівалентні електричні провідності, ступені та константи дисоціації для кожної концентрації електроліту. Будують графічні залежності питомої , еквівалентної електричних провідностей , ступеня дисоціації від концентрації або розведення (вказує викладач).