Сильные электролиты

Размещено на http://allbest.ru

8

Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова

Кафедра физической химии и высокомолекулярных соединений

Сильные электролиты

Петрухина Вера Антоновна, Курналева Татьяна Александровна,

Егорова Дарья Александровна, Кольцов Николай Иванович

г. Чебоксары, Чувашская республика. Россия

Введение

В литературе [1-3] в основном приводятся данные об удельной и эквивалентной электропроводностях водных растворов электролитов при комнатной температуре и имеются отрывочные сведения об их электропроводности при более высоких температурах, которые не описаны соответствующими температурными зависимостями.

Представляет интерес провести систематические экспериментальные исследования электропроводности электролитов при разных температурах и описать их соответствующими температурными зависимостями. В связи с этим данная работа посвящена изучению электропроводности водных растворов наиболее распространенных в производстве и быту электролитов: соляной, серной и азотной кислот, гидроксидов натрия и калия, а также хлоридов и сульфатов некоторых щелочных и щелочно-земельных металлов.

Экспериментальная часть

Исследования электропроводности проводили для растворов соляной, серной и азотной кислот, гидроксидов натрия и калия, а также хлоридов и сульфатов некоторых щелочных и щелочно-земельных металлов с концентрациями: С = 0.0125; 0.025; 0.05; 0.1 моль/л. Измерение удельной электропроводности ч этих растворов осуществляли на кондуктометре Анион 7020 при температурах 25, 40 и 60 ^оС. По полученным данным рассчитывали значения эквивалентной электропроводности л = ч/С и строились зависимости л(vС), экстраполяцией которых при С=0 находили величину эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении л_?. Аналогично определяли значения л_? при других температурах.

Результаты и их обсуждение

Для описания полученных экспериментальных данных использовались различные температурные зависимости л_?(Т), из которых было выбрано экспоненциальное уравнение

л_? = Аexp(-E/(RT)),(1)

где А - постоянная, Е - энергия активации процесса, определяющего скорость движения ионов электролита в его бесконечно разбавленном растворе.

Значения А и Е определялись путем графической обработки полученных данных в логарифмических координатах уравнения (1).

электролит кислота проводимость кольрауш

Таблица. Экспериментальные и рассчитанные значения для исследованных растворов электролитов

В таблице приведены найденные значения постоянных А и Е, а также величины _(расч.), рассчитанные для исследованных растворов электролитов по уравнению (1).

Значения _(расч.) также рассчитывались по уравнению Кольрауша

= _(кат.) + _(ан.)(2)

с учетом температурной зависимости подвижностей ионов _(кат.) и _(ан.) [4]

_(кат.) = (298)_(кат.)[1 + ₁(Т-298)], _(ан.) = (298)_(ан.)[1 + ₂(Т-298)](3)

где (298)_(кат.) и (298)_(ан.) - подвижности катиона и аниона, входящих в состав молекулы электролита, при 298К; ₁ и ₂ - температурные коэффициенты, значения которых для соответствующих ионов были взяты из [4].

В табл. 1 приведены значения _(расч.), найденные по уравнениям (2)-(3), а также вели-чины среднеквадратичной ошибки (СКО)

СКО = (?_i((_рi - _эi)/ _эi)²/(m - 1))^0,5Ч100,(4)

определяющей суммарное отклонение рассчитанных (_рi) и экспериментальных (_эi) величин .

В уравнении (4) m = 3 - число температур, при которых были определены значения .для исследованных растворов электролитов. Как видно, значения СКО достигают наименьших величин при описании полученных экспериментальных данных уравнением (1). Причем, величины СКО соизмеримы с относительной погрешностью измерений удельной электро-проводности растворов электролитов на кондуктометре Анион 7020, которая не превышает 2% [5]. Это указывает на то, что рассчитанные по уравнению (1) значения _(расч.), по сравнению с найденным по уравнениям (2)-(3), более близки к экспериментально определенным величинам _(эксп.). Следовательно, температурные зависимости (Т) являются нелинейными и адекватно описываются экспоненциальным уравнением (1). Таким образом, уравнение (1) с найденными значениями постоянных А и Е может быть использовано для описания зависимостей предельной эквивалентной проводимости от температуры для исследованных водных растворов сильных электролитов.

Заключение

В результате исследования электропроводности водных растворов сильных электролитов установлена нелинейность зависимости их эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении от температуры. Показано, что экспоненциальная зависимость (Т) описывает экспериментальные данные с большей точностью, чем принятая в литературе линейная температурная зависимость.

Можно сделать следующие выводы. Для водных растворов сильных кислот (соляной, серной и азотной), щелочей (гидроксидов натрия и калия), хлоридов и сульфатов щелочных и щелочно-земельных металлов показано, что их эквивалентная электропроводность при бесконечном разведении с увеличением температуры возрастает нелинейно. Установлено, что экспоненциальное уравнение (1) с найденными значениями постоянных А и Е для соответствующих электролитов адекватно описывает полученные экспериментальные данные, что позволяет рекомендовать его в качестве температурной зависимости предельной эквивалентной проводимости для водных растворов также других сильных электролитов.

Литература

1. https://ru.wikipedia.org/.

2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учебник для хим. спец. вузов. Под ред. А.Г. Стромберга. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 1999. 527с.

3. Дулицкая Р.А, Фельдман Р.Н. Практикум по физической и коллоидной химии. М.: Высш. шк. 1978. 296с.

4. Каретников Г.С., Козырева Н.А., Кудряшов И.В. и др. Практикум по физической химии. М.: Высш. шк. 1986. 495с.

5. Руководство по эксплуатации ИНФА.421522.001 РЭ. ООО НПП «Инфраспак-Аналит». Новосибирск. 2011. 66с.

Аннотация

Сильные электролиты. Петрухина Вера Антоновна, Курналева Татьяна Александровна, Егорова Дарья Александровна и Кольцов Николай Иванович. Кафедра физической химии и высокомолекулярных соединений. Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова. Московский пр., 15. г. Чебоксары, 428015. Чувашская республика. Россия. Тел.: (8352) 45-24-68. Е-mail: koltsovni@mail.ru

Для водных растворов сильных кислот (соляной, серной и азотной), щелочей (гидроксидов натрия и калия), хлоридов и сульфатов щелочных и щелочно-земельных металлов исследована электропроводность при разных температурах. Измерения удельной электропроводности ч растворов с концентрациями С = 0.0125; 0.025; 0.05; 0.1 моль/л проводились на кондуктометре Анион 7020 при температурах 25, 40 и 60 ^оС. По полученным данным для каждого электролита рассчитывали значения эквивалентной электропроводности л = ч/С и строилась зависимость л(vС), экстраполяцией которой при С=0 находилась величина эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении л_?. Аналогично определяли значения л_? при других температурах. Показано, что полученные экспери-ментальные данные описываются экспоненциальным уравнением л_? = Аexp(-E/(RT)). Это уравнение рекомендовано в качестве температурной зависимости (Т) для водных растворов сильных электро-литов.

Ключевые слова: водные растворы электролитов, температура, эквивалентная электропроводность, экспоненциальное уравнение.

Abstract

Strong electrolytes. Vera A. Petruhina, Tatiana A. Kurnaleva, Daria A. Egorova, and Nikolay I. Koltsov. Department of Fhysical Chemistry and Macromolecular Compounds. Chuvash State University of I.N. Ulyanov. Moskovsky ave., 15. Cheboksary, 428015. Chuvash Republic. Russia. Phone: +7 (8352) 45-24-68. E-mail: koltsovni@mail.ru

For the aqueous solutions of strong acids (hydrochloric, sulfuric and nitric), alkali (sodium and potassium hydroxides) chlorides and sulphates of alkaline and alkaline earth metals investigated electrical conductivity at various temperatures. Measurements of specific conductivity ч fluids with concentrations of C = 0.0125; 0.025; 0.05; 0.1 mol/l were carried out on conductometer Anion 7020 at temperatures of 25, 40 and 60 ^oC. To obtained data for each electrolyte was calculated the equivalent conductivity л = ч / C, and plotted the л (vC). Extrapolating the dependence л (vC) at C = 0 the value of equivalent conductivity at infinite dilution л_? was found. Similarly at other temperatures values л_? were determined. It is shown that obtained experimental data are described by an exponential equation л_? = Аexp(-E/(RT)). This equation is recommended as the temperature dependence (Т) for aqueous solutions of strong electrolytes.

Keywords: aqueous electrolyte solutions, temperature, equivalent conductivity, exponential equation.

Размещено на Allbest.ru