Электропроводность растворов слабых и сильных электролитов. Числа переноса и подвижность ионов
Сильные и слабые электролиты. Удельная и молярная электрические проводимости. Зависимость молярной электропроводности растворов от изменения концентрации электролита. Коэффициент электрической проводимости. Диссоциация слабого одновалентного электролита.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 33,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электропроводность растворов слабых и сильных электролитов.
Числа переноса и подвижность ионов
Электролиты - это химические вещества, которые в растворе диссоциируют на ионы, проводят электрический ток. Различают сильные и слабые электролиты.
Сильные электролиты в растворе диссоциируют на ионы полностью, например, растворы неорганических соединений (NaOH, HCl, NaCl и др.).
Слабые электролиты диссоциируют в растворе на ионы частично. К ним относятся органические кислоты, основания и некоторые неорганические соединения.
Электрическая проводимость растворов электролитов зависит от природы электролита и растворителя, концентрации, температуры и некоторых других факторов.
Различают удельную и молярную (эквивалентную) электрическую проводимости.
Удельная электрическая проводимость раствора электролита ? - это электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по одному квадратному метру и расположенными на расстоянии одного метра друг от друга.
Удельная электрическая проводимость является величиной, обратной удельному сопротивлению ?:
. (1)
Удельное сопротивление определяется по уравнению:
, (2)
где R - сопротивление проводника, Ом;
l - длина проводника, м;
S - поперечное сечение проводника, м 2.
Из уравнений (1) и (2) следует, что:
, (3)
где - проводимость проводника, См = Ом-1.
Размерность удельной электропроводности выражается обратной величиной:
. (4)
Молярная электрическая проводимость равна электрической проводимости объема раствора электролита, содержащего 1 моль-экв. растворенного вещества и находящегося между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии одного метра друг от друга. Для слабых электролитов изменение молярной электрической проводимости от концентрации раствора связано в основном со степенью диссоциации, а для сильных электролитов - с межионным взаимодействием.
Удельная и молярная электропроводности связаны между собой соотношением: электропроводность молярная сильный электролит
, (5)
где С - концентрация электролита, моль/дм 3;
V - разведение или число кубометров раствора, содержащего 1 моль-экв. электролита.
Для практических расчетов используют уравнение:
, (6)
где размерности и С выражены в производных единицах:
[]= Смсм-1; []= Смсм 2моль-1; [C]= моль/дм 3.
Молярную электропроводность выражают через абсолютную скорость движения ионов - скорость при единичном градиенте потенциала в 1 Вм-1:
, (7)
где u +, u - - абсолютные скорости ионов; F - число Фарадея; - степень диссоциации электролита.
Для сильных электролитов = 1 и уравнение (7) преобразуется:
, (8)
где Fu + = + - подвижность катиона; Fu - = - - подвижность аниона.
Вводя значения подвижностей ионов в уравнения (7) и (8), получаем:
для слабых электролитов:
, (9)
для сильных электролитов:
, (10)
для предельно разбавленных электролитов =1:
, (11)
где - подвижности ионов при предельном разведении.
Уравнение (11) справедливо как для сильных, так и для слабых электролитов, называется законом Кольрауша, согласно которому молярная электрическая проводимость при предельном разведении равна сумме подвижностей ионов при предельном разведении. ионов для стандартных условий приведены в справочнике.
Молярная электрическая проводимость растворов электролитов зависит от степени диссоциации и электрического взаимодействия между ионами. С увеличением концентрации электролита в растворе уменьшается степень диссоциации и увеличивается электростатическое взаимодействие между ионами. Это приводит к уменьшению .
Разделим уравнение (9) на уравнение (11):
, (12)
или
= f, (13),
где
- коэффициент электрической проводимости.
Для разбавленных растворов слабых электролитов электростатическое взаимодействие между ионами мало, поэтому:
, (14)
f = 1,
и, следовательно:
= , (15) или
. (16)
Таким образом, для разбавленных растворов слабых электролитов молярная электрическая проводимость изменяется с концентрацией электролита из-за изменения степени диссоциации. По электрической проводимости растворов слабых электролитов можно определить степень диссоциации.
Рассмотрим процесс диссоциации слабого одно-одновалентного электролита:
KAn K+ + An- , (17)
В момент равновесия количества ионов и первоначальных молекул выражаются через степень диссоциации:
С - активность соответствующего иона (катиона или аниона);
С(1-)н - активность недиссоциированных молекул;
- среднеионный коэффициент активности электролита;
н = 1 - коэффициент активности недиссоциированных молекул.
Константа равновесия (диссоциации) Кд этой реакции будет иметь вид:
. (18)
Для разбавленных растворов слабого электролита = 1 и уравнение (18) примет вид:
. (19)
Подставим в уравнение (19) значение степени диссоциации (16):
. (20)
Приведем уравнение (20) к линейному виду:
. (21)
Определив экспериментально при различных концентрациях , можно по уравнению (21) графически или с помощью метода наименьших квадратов определить и Кд.
Для сильных электролитов степень диссоциации =1 и уравнение (13) принимает вид:
= f. (22)
Этот факт свидетельствует о том, что в растворах сильных электролитов изменение молярной электрической проводимости с концентрацией обусловлено коэффициентом электрической проводимости, т.е. влиянием электростатического взаимодействия ионов на скорость их движения.
Молярная проводимость сильных электролитов медленно меняется с изменением концентрации электролита (рис. 1). Это объясняется тем, что коэффициент электрической проводимости в растворе сильного электролита меняется с концентрацией слабее, чем степень диссоциации в растворе слабого электролита с его концентрацией.
Рис. 1. Зависимость молярной электрической проводимости растворов слабых (1) и сильных (2) электролитов от их концентрации
На основании электростатической теории сильных электролитов Дебай, Гюккель и Онзагер получили выражение для молярной электрической проводимости предельно разбавленных растворов сильных электролитов. Изменение молярной проводимости растворов сильных электролитов при изменении их концентрации объясняется торможением движения ионов в электрическом поле из-за их электростатического взаимодействия. При этом наблюдаются электрофоретический и релаксационный эффекты /1/.
Уравнение зависимости молярной электропроводности от концентрации (уравнение Дебая - Гюккеля - Онзагера) для одно-одновалентного сильного электролита имеет вид:
= - (60,410-4 + 0,23) (23), или
= - А, (24)
где А - коэффициент, зависящий от природы, вязкости и температуры растворителя.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Свойство водных растворов солей, кислот и оснований в свете теории электролитической диссоциации. Слабые и сильные электролиты. Константа и степень диссоциации, активность ионов. Диссоциация воды, водородный показатель. Смещение ионных равновесий.
курсовая работа [157,0 K], добавлен 23.11.2009Природа ионной проводимости в твердых телах. Виды твердых оксидных электролитов, их применение в разных устройствах. Структура и свойства оксида висмута, его совместное химическое осаждение с оксидом лантана. Анализ синтезированного твердого электролита.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 06.12.2013Анализ путей образования электронных дефектов в электролитах и оценка их концентрации. Оценка величины электронной проводимости медьпроводящих электролитов. Разработка методики выращивания из растворов монокристаллов медьпроводящих твердых электролитов.
автореферат [34,0 K], добавлен 16.10.2009Классическая теория электролитической диссоциации. Ион-дипольное и ион-ионное взаимодействие в растворах электролитов, неравновесные явления в них. Понятие и основные факторы, влияющие на подвижность ионов. Электрические потенциалы на фазовых границах.
курс лекций [1,4 M], добавлен 25.06.2015Классификация методов титриметрического анализа. Посуда в титриметрическом анализе и техника работы с ней. Способы выражения концентрации растворов. Взаимосвязь различных способов выражения концентрации растворов. Молярная концентрация эквивалента.
реферат [40,8 K], добавлен 23.02.2011Роль осмоса в биологических процессах. Процесс диффузии для двух растворов. Формулировка закона Рауля и следствия из него. Применение методов криоскопии и эбуллиоскопии. Изотонический коэффициент Вант-Гоффа. Коллигативные свойства растворов электролитов.
реферат [582,1 K], добавлен 23.03.2013Зависимость аналитического сигнала от содержания определяемого вещества. Примеры инструментальных методов анализа. Типичные градуировочные графики для инструментальных методов кондуктометрического анализа. Электропроводность растворов электролитов.
методичка [348,5 K], добавлен 19.03.2012Измерение электропроводности исследуемых растворов. Удельное электрическое сопротивление как основная константа, характеризующая электрические свойства вещества. Определение электросопротивления проводника. Кондуктометрическое титрование раствора.
реферат [361,5 K], добавлен 18.06.2013Природа ионной проводимости, транспортные свойства в вольфраматах. Структура и химическая связь в вольфраматах, фазовые диаграммы систем. Определение чисел переноса по методу Тубандта. Измерение электропроводности и удельной поверхности вольфраматов.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 11.01.2012Причины, стадии и виды коагуляции. Уравнение порога коагуляции. Правила, скорость и степень коагуляции. Коагуляция смесями электролитов. Явление "неправильные ряды". Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита и фактор устойчивости.
учебное пособие [379,1 K], добавлен 22.01.2009Сущность электролитической диссоциации. Основные законы электролиза как процессов, протекающих в растворе или расплаве электролита, при пропускании через него электрического тока. Проводимость электролитов и закон Ома для них. Химические источники тока.
курсовая работа [911,2 K], добавлен 14.03.2012- Исследование процесса электрохимического осаждения кобальта из чистого фторидсодержащего электролита
Определение концентрации кобальта в растворе, температуры раствора и плотности токов. Приготовление электролита, проведение электролиза в ячейках, с использованием нерастворимых анодов (свинец) и медных катодов. Математическое планирование эксперимента.
научная работа [490,2 K], добавлен 29.03.2015 Понятие и структура химической системы, классификация и разновидности растворов. Электролиты и электролитическая диссоциация. Гидролиз солей. Химические реакции и их признаки, стехиометрия. Скорость химический реакций, и факторы, влияющие на нее.
контрольная работа [161,5 K], добавлен 17.01.2011Изучение процесса самопроизвольного изменения концентрации вещества на границе раздела фаз. Рассмотрение основных теорий адсорбции. Ознакомление с характеристиками обратного процесса - десорбции. Избирательная адсорбция ионов из раствора электролита.
презентация [5,1 M], добавлен 10.11.2015Электролитическая диссоциация как обратимый процесс распада электролита на ионы под действием молекул воды или в расплаве. Основные особенности модельной схемы диссоциации соли. Анализ механизм электролитической диссоциации веществ с ионной связью.
презентация [3,1 M], добавлен 05.03.2013Константы и параметры, определяющие качественное (фазовое) состояние, количественные характеристики растворов. Виды растворов и их специфические свойства. Способы получения твердых растворов. Особенности растворов с эвтектикой. Растворы газов в жидкостях.
реферат [2,5 M], добавлен 06.09.2013Вычисление скорости омыления эфира при заданной константе для химической реакции. Определение активации реакции и построение графиков зависимости удельной и эквивалентной электрической проводимости растворов. Гальванический элемент и изменение энергии.
курсовая работа [132,3 K], добавлен 13.12.2010Характеристика растворов, содержащих буферные системы и обладающих способностью поддерживать рН на постоянном уровне. Применение буферных растворов и их классификация. Сущность буферного действия. Буферные свойства растворов сильных кислот и оснований.
контрольная работа [43,9 K], добавлен 28.10.2015Регуляция осмотического давления в организме. Ионное произведение воды. Определение водородного показателя и молярной концентрации ионов водорода. Обеспечение буферных растворов. Значение активной реакции среды. Ферменты класса оксидоредуктаз, гликолиз.
контрольная работа [1008,5 K], добавлен 08.07.2011Растворимость газов и твердых тел в жидкостях. Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов и в случае диссоциации. Понятие осмотического давления. Совершенные и реальные растворы: характеристика и уравнения. Закон распределения.
лекция [365,9 K], добавлен 28.02.2009
