Практикум по физической химии. Кондуктометрия: Методическое пособие

Страницы работы

44 страницы (Word-файл)

Содержание работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет естественных наук

ПРАКТИКУМ

ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

КОНДУКТОМЕТРИЯ

Методическое пособие

Новосибирск

2008

Методическое пособие содержит описание лабораторных работ, выполняемой в практикуме по химической термодинамике и химической кинетике.

Предназначено для студентов 3-го курса факультета естественных наук Новосибирского государственного университета.

Составители

канд. хим. наук, доц. В. А. Рогов,

канд. хим. наук М. В. Лузгин,

зав.лаб. Н. В. Ложкина

Рецензент

д-р хим. наук Е. П. Талзи

©Новосибирский государственный

   университет, 2008

Основные понятия и законы кондуктометрии

Электрическое сопротивление раствора (R) – величина, определяемая законом Ома:

,

где I – ток, протекающий через раствор, U – разность потенциалов между электродами. Корректное измерение величины R требует специальных приёмов, которые мы обсудим ниже. Единицей измерения электрического сопротивления является [Ом].

Электропроводность раствора – величина, обратная его сопротивлению. Её размерностью является [Ом–1], или, что то же, сименс [См].

Удельная электропроводность – это электропроводность слоя раствора длиной 1 см, заключенного между электродами площадью 1 см2 при условии, что отсутствуют краевые эффекты. Она выражается в Ом–1×см–1 или См×см–1. Шкала используемого в работе кондуктометра градуирована в мСм×см–1. В системе СИ удельная электропроводность измеряется в Ом–1×м–1, или См×м–1.

Эквивалентная электропроводность (l) равна электропроводности объёма раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, отстоящими друг от друга на 1 см и имеющими такую площадь, что в этом объёме раствора содержится 1 г-экв растворенного вещества при условии, что отсутствуют краевые эффекты. В системе СИ эквивалентная электропроводность выражается в См×м2×г-экв–1 или, для 1-1 валентного электролита, в См×м2×моль–1

,

где  – удельная электропроводность чистого растворителя, а m – эквивалентная концентрация (нормальность) раствора.

При использовании этих и последующих формул следует аккуратно относиться к выбору размерностей величин. Как уже видно, в размерностях фигурируют Ом (система СИ), cм (СГС) и моль/л (внесистемная единица). Приводимые в некоторых учебниках численные коэффициенты без указания их размерностей увеличивают вероятность ошибки. В справочниках всё, конечно, правильно, но нужно внимательно читать подписи к таблицам. Целесообразно придерживаться системы СИ, при этом эквивалентная электропроводность должна браться в Ом–1×м2×г-экв–1. Концентрацию растворов следовало бы измерять в моль/м3. Тем не менее, в соответствии со сложившейся традицией концентрация обычно бывает выражена в моль/л. В дальнейшем в необходимых местах сделаны соответствующие оговорки.

Эквивалентную электропроводность можно представить в  виде суммы ионных электропроводностей li. Для 1,1–валентного электролита

,

где l+и l относятся к катиону и аниону.

Эквивалентная электропроводность растворов электролитов возрастает с ростом разбавления раствора и при бесконечном разбавлении (т. е. при бесконечно малой концентрации) достигает предельного значения, которое называется эквивалентной электропроводностью раствора при бесконечном разведении (l0).

В разбавленных растворах сильных электролитов выполняется эмпирический закон Кольрауша (закон квадратного корня):

,

где l и l0 – эквивалентная электропроводность раствора с эквивалентной концентрацией m и при бесконечном разведении,     A – константа, зависящая от заряда иона, но не от его природы.

Теория Дебая–Хюккеля–Онзагера, учитывающая межионные взаимодействия, даёт для 1,1-валентного сильного электролита следующее уравнение для связи l и l0:

                  или  ,             (1)

где   предельное значение , С – концентрация. Коэффициенты b1 и b2, зависящие от диэлектрической проницаемости растворителя и температуры, рассчитываются по формулам

                 ;       (2)

                                          (3)

где В

                                           (4)

В формулах (1)–(4) w – числовой коэффициент, который для симметричного электролита равен 0.1953; F – число Фарадея;          В – параметр; h – вязкость, остальные обозначения общепринятые. Численные значения b1, b2 и В рассчитаны для воды при 250 С, используется система СИ, но концентрация выражена в моль / л. Поэтому  ниже  во  всех  выражениях,  где  используются  формулы  (1)–(4) концентрация также должна быть взята в моль/л.

В справочной литературе зависимость λ от концентрации для водных растворов сильных электролитов обычно представлена в виде

,

где коэффициенты λ*,  и  применимы в области концентраций 0.001–0.1 моль/л. Коэффициент λ* практически совпадает с l0.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
653 Kb
Скачали:
0