Электрическая проводимость растворов

Июль 26, 2022

Главная
Химия
Электрическая проводимость растворов

Содержание

2. Электропроводность L – способность веществ проводить электрический ток, обусловленная наличием подвижных заряженных частиц. Чем больше заряженных
3. Вещества (по отношению к эл. току) проводники диэлектрики проводники первого рода, носители заряда -электроны (металлы) проводники
4. Растворы электролитов — проводники второго рода, носителями электричества в них служат анионы и катионы. Растворы электролитов
5. R – сопротивление [Ом] L – электропроводность [Ом–1] или [См] (Сименс) 1 Ом–1 = 1 См
6. Удельная электропроводность р-ра электролита — это эл. пр. объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими
7. Разное число носителей заряда – трудно сравнивать вещества по χ : χ (KCl, 0,1М) и χ
8. Указывать формульную единицу (единичный заряд) λ (1/2 MgCl2 , 0,1 М) = 98,1 Ом–1∙см2∙моль–1 Вид формулы
9. - - - - - + + + + + + + - Скорость движения ионов
10. Скорость движения иона м/с Если U/l = 1 В/м, то «абсолютная скорость» u м2В–1с–1 Абсолютные скорости
11. Молярная электропроводность ионов при бесконечном разбавлении в водных растворах (25 °С)
12. Ионы Н+ и ОН– обладают аномально высокой подвижностью. «Эстафетный» механизм их передвижения по цепочкам молекул воды,
13. Можно получить λ∞ раствора расчетным путем, используя справочные значенияλ∞ ионов. Например: λ∞ (ВаSO4) = 2 λ∞
14. Зависимость электропроводности от концентрации Возрастание χ – увеличение числа носителей заряда в единице V раствора –
15. Фиксированное количество вещества (1 моль) влияние взаимного притяжения ионов снижается α λ∞ – отвечает электропроводимости идеального
16. Как определить λ∞ ? прямое измерение невозможно (нельзя приготовить «бесконечно разбавленный раствор»), из графической зависимости λ
17. . «закон квадратного корня» (эмпирический) объясняется на основании электростатической теории сильных электролитов Дебая − Гюккеля −
18. В теории сильных электролитов (Д- Г - О) учитываются два основных эффекта взаимодействия между ионами, вызывающие
19. Уравнение, полученное Дебаем, Гюккелем и Онзагером является теоретическим обоснованием эмпирического «закона квадратного корня» Для водных растворов
20. Экспериментальное определение λ∞ сильного электролита (используем на лаб. работе №3) Измеряем χ при разных С, пересчитываем
21. Растворы слабых электролитов концентрация ионов невелика, расстояния между ними большие, поэтому можно считать, что электростатические взаимодействия
22. А – из графика, λ∞ по справочным данным Определение Кд слабого электролита (используем в лаб. работе
23. Пример χ 0,135 М раствора пропионовой кислоты равна 4,79∙10–4 См∙см–1 Вычислите молярную электрическую проводимость, степень диссоциации,
24. Способ измерения электропроводности растворов. Кондуктометрия кондуктометрическая ячейка («сосуд») «постоянная сосуда» kс для данной измерительной ячейки В
25. Стандартный раствор KCl Затем измеряют R изучаемого раствора (старые приборы) и вычисляют Определение kс и настройка
26. В современных кондуктометрах на дисплее прибора высвечивается значение χ уже с учетом kC (настраивают заранее)
27. внутриклеточная жидкость χ= 1 – 3∙10–5 См∙см-1 жидкие среды организма (кровь, лимфа, желчь, моча, спинно-мозговая жидкость)
28. ! Если измеряемая χ ≈10–4 –10–6 См∙см–1 – учитывать вклад χ воды. Пример χ насыщенного раствора
29. Дополнительный материал «Руководство по качеству воды для применения в фармации» (Этап 0) калибровка прибора с использованием
30. Этап 2. Термостатируют образец при 25 С и наблюдают изменение χ при поглощении СО2 воздуха. Если
31. Этап 3. В испытуемый образец прибавляют свежеприготовленный насыщенный раствор KCl (0,3 мл в 100 мл испытуемого
32. Зависимость электрической проводимости разбавленных растворов от температуры где α – температурный коэффициент электропроводности. для сильных кислот
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Электропроводность L – способность веществ проводить электрический ток, обусловленная наличием подвижных

заряженных частиц.

Чем больше заряженных частиц и их подвижность, тем больше электропроводность.

Сильный электролит,
много ионов
Слабый электролит ,
мало ионов

Слайд 3

Вещества (по отношению к эл. току)
проводники
диэлектрики
проводники первого рода,
носители заряда -электроны (металлы)
проводники

второго рода,
носители заряда -ионы (электролиты)

Слайд 4

Растворы электролитов — проводники второго рода, носителями электричества в них служат

анионы и катионы.

Растворы электролитов как проводники второго рода. Удельная и молярная электропроводности раствора.

Электропроводность
зависит от
природы электролита
природы растворителя,
С,
Т

Слайд 5

R – сопротивление [Ом]
L – электропроводность [Ом–1] или [См]

(Сименс)
1 Ом–1 = 1 См

ρ– удельное сопротивление [Ом∙м]
χ – удельная электропроводность
СИ [Ом–1 ∙ м–1] или [См ∙ м–1]
Внесистемные единицы
[Ом–1 ∙ см–1], или [См ∙ см–1]

Электропроводность – величина , обратная сопротивлению

удельная
электропроводность

(полная)
электропроводность
системы

Слайд 6

Удельная электропроводность р-ра электролита — это эл. пр. объема раствора, заключенного

между двумя параллельными электродами, имеющими единичную площадь S (1 м2 или 1 см2 ) и удаленными друг от друга на расстояние l, равное единице длины (1 м или 1 см).

χ (KCl, 0,1М, Н2О, 298 К) = 11,93∙10–3 Ом–1∙см–1.

«постоянная сосуда» kс ,
пояснения далее, слайд 25

Слайд 7

Разное число носителей заряда – трудно сравнивать вещества по χ :

χ (KCl, 0,1М) и χ ( НCl, 0,3М)

Молярная электропроводность λ – эл. пр. такого объема раствора, который содержит 1 моль растворенного вещества, при условии, что раствор заключен между двумя параллельными электродами, удаленными друг от друга на расстояние, равное единице длины.

В зависимости от С в этом объеме может содержаться различное количество растворенного вещества

Слайд 8

Указывать формульную единицу (единичный заряд)
λ (1/2 MgCl2 , 0,1 М) = 98,1 Ом–1∙см2∙моль–1
Вид формулы

зависит от размерности χ и С

Слайд 9

-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
-
Скорость движения ионов в растворе. Зависимость молярной электрической проводимости от

скорости движения ионов

Электропроводность – направленное движение ионов.

U - разность потенциалов
U/l - напряженность

l – расстояние между электродами

Слайд 10

Скорость движения иона м/с
Если U/l = 1 В/м, то «абсолютная

скорость» u м2В–1с–1
Абсолютные скорости движения катиона и аниона

Вклад иона (катиона или аниона) в общую электропроводность раствора зависит от скорости его движения.

F = 96 500 Кл/моль (количество электричества, переносимое 1 моль частиц единичного заряда)

λ∞ К = F∙ uК λ∞ А =F∙ uА

λ∞ – молярная электропроводность при бесконечном разбавлении (постоянная величина для каждого иона),
«подвижность»

Слайд 11

Молярная электропроводность ионов
при бесконечном разбавлении в водных растворах (25 °С)

Слайд 12

Ионы Н+ и ОН– обладают аномально высокой подвижностью. «Эстафетный» механизм их

передвижения по цепочкам молекул воды, объединенных системой водородных связей.

Слайд 13

Можно получить λ∞ раствора расчетным путем, используя справочные значенияλ∞ ионов.
Например:

λ∞ (ВаSO4) = 2 λ∞ (1/2 Ba+2) + 2 λ∞ (1/2 SO4–2) =
= 2·63,6 + 2·80,0 = 287,2 (См см2моль–1).

закон Кольрауша

Электропроводность раствора складывается из
подвижности катионов и анионов.

Слайд 14

Зависимость электропроводности от концентрации
Возрастание χ
– увеличение числа носителей заряда в

единице V раствора

– влияние взаимного
притяжения ионов

Снижение χ

снижается α,
недиссоц. молекулы
не принимают участие
в электропереносе

1) удельная

Слайд 15

Фиксированное количество вещества (1 моль)
влияние взаимного
притяжения ионов
снижается α
λ∞ – отвечает

электропроводимости идеального раствора, в котором можно пренебречь притяжением ионов (С→ 0)

2) молярная

Слайд 16

Как определить λ∞ ?
прямое измерение невозможно (нельзя приготовить «бесконечно разбавленный раствор»),
из

графической зависимости λ от С (при С → 0) сложно экстраполировать к оси ординат (не прямая линия).
Экстраполяция упрощается, если зависимость будет иметь линейный характер.

Слайд 17

.
«закон квадратного корня»
(эмпирический)
объясняется на основании электростатической теории сильных электролитов Дебая −

Гюккеля − Онзагера

Растворы сильных электролитов

Слайд 18

В теории сильных электролитов (Д- Г - О) учитываются два основных

эффекта взаимодействия между ионами, вызывающие торможение:
электрофоретический релаксационный
эффект эффект

При наложении эл. поля
ион и ионная атмосфера движутся в противоположные стороны

Некоторый избыток противоположных ионов позади центрального иона (нарушенная симметрия ионной атмосферы).

Слайд 19

Уравнение, полученное Дебаем, Гюккелем и Онзагером является теоретическим обоснованием эмпирического «закона

квадратного корня»

Для водных растворов при 298 К η = 8,94 Па∙с , ε = 78,3 уравнение принимает вид:

Дополнительный материал

Слайд 20

Экспериментальное определение
λ∞ сильного электролита (используем на лаб. работе №3)
Измеряем χ

при разных С, пересчитываем в λ.
Строим график λ от , проводим прямую до С=0, это точка -- λ∞
(метод экстраполяции)

Слайд 21

Растворы слабых электролитов
концентрация ионов невелика,
расстояния между ними большие,
поэтому

можно считать, что электростатические взаимодействия отсутствуют.
Влияние концентрации на λ связано с диссоциацией
Степень диссоциации:

(З-н разбавления Оствальда)

Слайд 22

А – из графика,
λ∞ по справочным данным
Определение Кд
слабого электролита

(используем в лаб. работе №4)

Уравнение прямой

Слайд 23

Пример
χ 0,135 М раствора пропионовой кислоты равна 4,79∙10–4 См∙см–1 Вычислите молярную

электрическую проводимость, степень диссоциации, концентрацию ионов водорода, pH и константу электролитической диссоциации.
Решение : См∙см2∙моль–1.
См∙см2∙моль–1.

Слайд 24

Способ измерения электропроводности растворов. Кондуктометрия
кондуктометрическая ячейка («сосуд»)
«постоянная сосуда» kс

для данной измерительной ячейки

В электропереносе принимают участие не только ионы, находящиеся в межэлектродном пространстве, но и часть окружающего раствора, поэтому определяют по
стандартному раствору (не линейкой)

Слайд 25

Стандартный раствор KCl
Затем измеряют R изучаемого раствора (старые приборы)
и

вычисляют

Определение kс и настройка кондуктометра
по стандартному раствору КСl

- справочная величина
- измеряют

«постоянная сосуда»

Слайд 26

В современных кондуктометрах на дисплее прибора высвечивается значение χ уже

с учетом kC (настраивают заранее)

Слайд 27

внутриклеточная жидкость χ= 1 – 3∙10–5 См∙см-1
жидкие среды организма (кровь, лимфа,

желчь, моча, спинно-мозговая жидкость) χ = 0,6 – 2,0 См∙см–1
особо чистая вода χ = 4,4 10–8 См∙см–1,
лабораторная дистиллированная вода χ ≈ 10–6 См∙см–1.

Дополнительный материал

Слайд 28

! Если измеряемая χ ≈10–4 –10–6 См∙см–1 – учитывать вклад χ

воды.
Пример
χ насыщенного раствора AgBr равна 0,397∙10-6 См∙см-1 .
χ воды, взятой для растворения равна 0,300∙10-6 См∙см-1.
Считать соль полностью диссоциированной, а подвижности ионов — равными подвижности при бесконечном разбавлении:
λ∞ Br–= 78,1 См∙см2∙моль–1, λ∞ Ag+= 61,9 См∙см2∙моль–1.
Найти концентрацию ионов Ag+ иПР
Решение : См∙см2∙моль–1.

Слайд 29

Дополнительный материал
«Руководство по качеству воды для применения в фармации»
(Этап 0)

калибровка прибора с использованием стандартного раствора
Этап 1. Измерение χ образца, сравнение с таблицей.

Если измеренная χ
не превышает значения, приведенного в таблице,
то испытуемая вода соответствует требованиям,
если превышает, то этап 2.

Слайд 30

Этап 2.
Термостатируют образец при 25 С и наблюдают изменение χ при

поглощении СО2 воздуха.
Если изменения в значении χ, обусловленные поглощением СО2 , не будут превышать 0,1 мкСм∙см–1 в течение 5 мин, записывают значение χ.
Вода выдерживает испытание, если значение χ не превышает 2,1 мкСм∙см–1. Если превышает – этап 3.

Слайд 31

Этап 3.
В испытуемый образец прибавляют свежеприготовленный насыщенный раствор KCl (0,3

мл в 100 мл испытуемого образца) и измеряют pH. Используя еще одну таблицу определяют предельное значение χ при данном pH.

Если значение χ, превышает это значение или значение pH выходит за пределы 5,0 – 7,0, вода не выдерживает испытания на удельную электропроводность.

Слайд 32

Зависимость электрической проводимости разбавленных растворов от температуры
где α – температурный

коэффициент электропроводности.
для сильных кислот α = 0,0164 ;
для сильных оснований α = 0,0190 ;
для солей α = 0,0220.

С повышением Т :
разрушение сольватных оболочек
(↓ r гидратированных ионов, ↓η)
Скорость движения иона ( ) возрастает.
Электропроводность возрастает.

Электрическая проводимость растворов

Содержание

Электропроводность L – способность веществ проводить электрический ток, обусловленная наличием подвижных

Вещества (по отношению к эл. току)проводникидиэлектрикипроводники первого рода,носители заряда -электроны (металлы)проводники

Растворы электролитов — проводники второго рода, носителями электричества в них служат

R – сопротивление [Ом] L – электропроводность [Ом–1] или [См]

Удельная электропроводность р-ра электролита — это эл. пр. объема раствора, заключенного

Разное число носителей заряда – трудно сравнивать вещества по χ :

Указывать формульную единицу (единичный заряд)λ (1/2 MgCl2 , 0,1 М) = 98,1 Ом–1∙см2∙моль–1Вид формулы

-----+++++++-Скорость движения ионов в растворе. Зависимость молярной электрической проводимости от

Скорость движения иона м/с Если U/l = 1 В/м, то «абсолютная

Молярная электропроводность ионов при бесконечном разбавлении в водных растворах (25 °С)

Ионы Н+ и ОН– обладают аномально высокой подвижностью. «Эстафетный» механизм их

Можно получить λ∞ раствора расчетным путем, используя справочные значенияλ∞ ионов. Например:

Зависимость электропроводности от концентрацииВозрастание χ – увеличение числа носителей заряда в

Фиксированное количество вещества (1 моль)влияние взаимного притяжения ионовснижается αλ∞ – отвечает

Как определить λ∞ ?прямое измерение невозможно (нельзя приготовить «бесконечно разбавленный раствор»),из

.«закон квадратного корня»(эмпирический)объясняется на основании электростатической теории сильных электролитов Дебая −

В теории сильных электролитов (Д- Г - О) учитываются два основных

Уравнение, полученное Дебаем, Гюккелем и Онзагером является теоретическим обоснованием эмпирического «закона

Экспериментальное определение λ∞ сильного электролита (используем на лаб. работе №3)Измеряем χ

Растворы слабых электролитов концентрация ионов невелика, расстояния между ними большие, поэтому

А – из графика,λ∞ по справочным даннымОпределение Кд слабого электролита

Примерχ 0,135 М ра­створа пропионовой кислоты равна 4,79∙10–4 См∙см–1 Вычислите молярную

Способ измерения электропроводности растворов. Кондуктометрия кондуктометрическая ячейка («сосуд»)«постоянная сосуда» kс

Стандартный раствор KClЗатем измеряют R изучаемого раствора (старые приборы) и