Ім'я файлу: Л.р. №5.docx
Розширення: docx
Розмір: 58кб.
Дата: 31.05.2023
скачати
Пов'язані файли:
«Грошові системи зарубіжних країн» Приймак В. МГР-18-2.pptx

2-ХП-39, Смирнова Віталія

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ЕЛЕКТРОПРОВІДНОСТІ СИЛЬНОГО ЕЛЕКТРОЛІТУ

Мета роботи: визначити методом вимірювання електропровідності

коефіцієнт електропровідності сильного електроліту.

Послідовність виконання роботи

  1. Складають схему для вимірювання опору розчинів.

  2. Визначають сталу посудини для вимірювання електропровідності.

  3. У посудину для вимірювання електропровідності з платиновими електродами залити 20 мл 0,1 н. розчину соляної кислоти HCl (досліджуваний сильний електроліт) і виміряти його електричний опір.

  4. Після вимірювання опору розчин електроліту з посудини поділити на 2 частини по 10 мл. Для цього піпеткою відібрати 10 мл розчину. До розчину, що залишився у посудині додати 10 мл дистильованої води (тобто розбавити у два рази), перемішати і виміряти опір цього розбавленого розчину.

  5. Використати інші 10 мл розчину, відібраного піпеткою, для визначення концентрації кислоти.

  6. Повторити ще 2-3 рази послідовне розбавлення розчину з посудини, вимірювання його опору і концентрації.

  7. Користуючись термометром, записати значення температури проведення дослідів (кімнатна).

  8. Сталу посудини K обчислюють за допомогою рівняння , підставляючи замість R виміряне значення електричного опору розчину KCl:



  1. Для розрахунку питому електропровідність 0,02 н. розчину KCl при температурі досліду ( KCl χ ) взяти з довідника або скористатися наступним фрагментом довідникової таблиці:

Питома електрична провідність 0,02 н. розчину КСl при температурі 20°С складає 0,2501 Ом-1м-1.

  1. Знаючи величину сталої посудини K, визначають питому електропровідність всіх розчинів соляної кислоти за рівнянням



  1. Визначають точні концентрації розчинів оцтової та соляної кислот за результатами титрувань:



  1. Визначають еквівалентні електропровідності розчинів соляної кислоти за рівнянням (1.4) для всіх вимірювань



  1. Обчислюють значення еквівалентної електропровідності при нескінченому розбавленні для сильного (HCl) електроліту за рівнянням (1.5)



  1. Для сильного електроліту за рівнянням (1.6) обчислюють коефіцієнти електропровідності для кожного вимірювання.



  1. Для сильного електроліту побудувати графік залежності λ= f( ) і знайти за тангенсом кута нахилу прямої сталу А у рівнянні Кольрауша. Всі дані оформити у вигляді наступних таблиць.


Визначення сталої посудини за результатами вимірювання електропровідності 0,02 М KCl

Температура, oС
RKCl, Ом
χKCl, Ом-1м-1
K, м-1

20
196
0,2501
49,0196



Результати дослідів та розрахунків при визначенні електропровідності розчину сильного електроліту

Сильний електроліт HCl, температура 20 оС

С, моль/дм3


R, Ом
χ, Ом-1м-1
λ, Ом-1 м2 моль-екв-1
λ0 , Ом-1 м2 моль-eкв-1
f

0.01
0,1
230
0,2131
0,02131
0,03938
0,5411

0.02
0,1414
123
0,3985
0,01993
0,5061

0.04
0,12
54
0,9078
0,02270
0,5764

0.05
0,2236
48
1,0212
0,02042
0,5185

0.1
0,3162
23
2,1313
0,02131
0,5411


Стала А у рівнянні Кольрауша:

Розрахунки:

  1. Визначаємо питому електропровідність розчинів соляної кислоти за рівнянням:
















  1. Визначаємо еквівалентні електропровідності розчинів соляної кислоти за рівнянням:
















  1. Обчислюємо значення еквівалентної електропровідності при нескінченому розбавленні для сильного (HCl) електроліту за рівнянням:





t=20oC;

Для Н+:



Ом-1 м2 моль-екв-1

Ом-1 м2 моль-екв-1



Для Cl- :



Ом-1 м2 моль-екв-1

Ом-1 м2 моль-екв-1



Ом-1 м2 моль-екв-1
4. Для сильного електроліту обчислюємо коефіцієнти електропровідності для кожного вимірювання за рівнянням:














5. Розрахуємо











  6. Побудуємо графік залежності λ= f( ):



λ






0,02131
0,1
0,5411
0,05411

0,01993
0,1414
0,5061
0,07156254

0,02270
0,2
0,5764
0,11528

0,02042
0,2236
0,5185
0,1159366

0,02131
0,3162
0,5411
0,17109582




Стала у рівнянні Кольрауша A=tg20o=0,36397

Контрольні питання

1. Що називають питомою та еквівалентною електропровідністю розчинів електролітів? Запишіть рівняння, яке зв'язує ці величини.



Питома електропровідність розчину електроліту - це його електропровідність, виміряна в одиницях провідності на одиницю довжини шляху, який пройшов струм у розчині при певних умовах. Зазвичай вимірюється в см-1 (сантиметри на секунду).

Еквівалентна електропровідність розчину електроліту - це його питома електропровідність, виражена в одиницях провідності на один еквівалент розчиненої речовини. Вимірюється в см2 екв/моль, де см2 відповідає площі поперечного перерізу розчину, який пропускає струм, а моль - кількості еквівалентів розчиненої речовини в одному літрі розчину.

2. Як залежить питома і еквівалентна електропровідність від природи електроліту, його концентрації та температури?

Природа електроліту: Різні електроліти мають різну питому і еквівалентну електропровідність через різний рівень іонізації і ступінь розчинення в воді.

Концентрація розчину: Зазвичай, зі збільшенням концентрації розчину питома і еквівалентна електропровідність збільшуються, оскільки збільшується кількість розчинених іонів у одиниці об'єму розчину. Однак, на високих концентраціях електролітів можуть відбуватися процеси асоціації та дисоціації, які можуть знизити питому і еквівалентну електропровідність.

Температура: Питома і еквівалентна електропровідність зазвичай збільшуються зі збільшенням температури. Це пов'язано зі збільшенням кількості іонів, що рухаються в розчині, і зі зменшенням опору розчину при підвищенні температури. Однак, для деяких електролітів можуть спостерігатися складні температурні залежності через зміни процесів асоціації та дисоціації.

3. Що таке еквівалентна електропровідність при нескінченному розбавленні? Запишіть рівняння закону незалежного руху іонів.

Еквівалентна електропровідність при нескінченному розбавленні - це електропровідність розчину електроліту, яку можна виміряти при незначній концентрації розчину, коли практично всі молекули електроліту дисоціюють на іони.

У таких умовах, кожна молекула електроліту дисоціює на певну кількість йонів, і кількість дисоційованих іонів в розчині стає пропорційною до концентрації електроліту. Тому, еквівалентна провідність у межах невеликої концентрації буде постійною і залежатиме лише від природи електроліту і температури.

Закон незалежного руху йонів (з-н Кольрауша)



4. Запишіть рівняння Кольрауша (закон квадратного кореня) для сильних електролітів. Як графічно визначити сталі цього рівняння?



Для визначення стали[ рівняння Кольрауша можна побудувати графік залежності квадратного кореня коефіцієнта провідності від концентрації електроліту і знайти за тангенсом кута нахилу прямої сталу А у рівнянні Кольрауша.

5. Як зв'язані електропровідність з коефіцієнтом електропровідності сильного електроліту?

Електропровідність і коефіцієнт електропровідності сильного електроліту тісно пов'язані між собою. Електропровідність вимірюється як здатність речовини проводити електричний струм, тобто це міра його електричної провідності.

Коефіцієнт електропровідності (σ) сильного електроліту визначається його хімічною природою та концентрацією. Він виражає кількість електричного заряду, який протікає через одиницю площі поперечного перерізу речовини за одиницю часу при одиниці різниці потенціалів.

Між електропровідністю (σ) і коефіцієнтом електропровідності (κ) існує проста математична залежність: σ = κ × C, де С - концентрація електроліту.

Тобто, електропровідність (σ) сильного електроліту залежить від його коефіцієнта електропровідності (κ) та концентрації (С). Чим вищий коефіцієнт електропровідності, тим більша електропровідність речовини при заданій концентрації.

6. Поясніть, у чому полягають електрофоретичний і релаксаційний ефекти зниження електропровідності розчинів електролітів. Запишіть рівняння Онзагера для залежності електропровідності від концентрації.

Електрофоретичний ефект гальмування обумовлений тим, що при

накладенні електричного поля іон починає рухатись в одну сторону, а його

іонна атмосфера – в іншу. Рух різнойменно заряджених іонів у протилежні

напрямки створює додаткове гальмування руху іона, що розглядається. Зі

збільшенням концентрації електроліту щільність іонної атмосфери зростає,

отже, збільшується гальмуючий електрофоретичний ефект.

Релаксаційний ефект пов`язаний з існуванням іонної атмосфери та їївпливом на рух іонів. При переміщенні під дією зовнішнього електричного

поля центральний іон виходить з центру іонної атмосфери, яка знову

відтворюється в новому положенні іона. Утворення і руйнація іонної

атмосфери протікає з великою, але кінцевою швидкістю, характеристикою

якої є час релаксації. Час релаксації залежить від іонної сили розчину, його

в`язкості та діелектричної проникності.

Рівняння Онзагера, яке описує залежність електропровідності від концентрації, відоме як рівняння Онзагера-Фішера. Це рівняння використовується для опису поведінки провідників у широкому діапазоні концентрацій.

Рівняння Онзагера-Фішера має наступний вигляд:

σ = σ0 * exp(α * c)

де:

σ - електропровідність матеріалу;

σ0 - електропровідність матеріалу при нульовій концентрації (початкова провідність);

α - константа, що залежить від характеристик матеріалу;

c - концентрація домішки.

Рівняння показує, що електропровідність матеріалу залежить від концентрації домішки експоненційно. Параметр α визначає, як швидко змінюється провідність зі зростанням концентрації.

7. Що таке стала посудини і як її визначити?

Стала посудини - це фізична величина, яка характеризує електричну провідність (електропровідність) матеріалу, з якого виготовлена посудина для зберігання та вимірювання розчинів електролітів.

Сталу посудини K обчислюють за допомогою рівняння



підставляючи замість R виміряне значення електричного опору розчину KCl.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас