CHEMIA

Pomiar przewodności elektrolitycznej

Wydział: Górnictwo i Geologia

Kierunek: Inżynieria Bezpieczeństwa

Semestr II

Rok akademicki 2008/2009

Sekcja VIII:

Agnieszka Saba

Małgorzata Żak

Monika Wozińska

Aleksandra Maciaszczyk

1) Wstęp teoretyczny

Obecność jonów jest przyczyną przewodnictwa elektrolitycznego roztworów. Rysunek przedstawia ruch jonów w polu elektrycznym. Jony dodatnie (kationy) przemieszczają się w kierunku bieguna ujemnego, natomiast jony ujemne (aniony) w kierunku bieguna dodatniego (katody).

Ruch jonów w polu elektrycznym zapewnia przewodnictwo elektrolityczne roztworu. Miarą przewodnictwa elektrolitu jest przewodnictwo właściwe, które definiujemy jako przewodnictwo 1 cm³ roztworu. Przewodnictwo właściwe κ można obliczyć ze wzoru:

gdzie:

κ- przewodnictwo właściwe [S cm^-1] lub [Ω^-1.cm^-1],

R- opór [Ώ],

S- przekrój przewodnika,

l- długość przewodnika,

k_n- stała naczyńka.

Zależność przewodnictwa roztworu od stężenia

Zwiększanie się liczby jonów w jednostce objętości roztworu powoduje liniowy wzrost przewodności elektrolitycznej w miarę zwiększania się stężenia roztworu (roztwory niezbyt stężone). W roztworach bardziej stężonych przeważa inny efekt, powodujący osłabienie wzrostu - a nawet zmniejszanie się wartości przewodnictwa. Efekt ten może być wywołany słabszym niż liniowy przyrost liczby jonów wraz ze wzrostem stężenia lub zmniejszanie się ruchliwości jonów, bądź obydwoma czynnikami naraz.

Czysta woda wykazuje bardzo małe przewodnictwo. Rośnie ono gwałtownie po rozpuszczeniu w niej elektrolitów: kwasów, zasad lub soli.

2) Przebieg ćwiczenia

1. Wyznaczenie stałej k:

Przewodność wzorcowa KCl - 6,6 mS/cm

Przewodność KCl (zmierzona przez nas) - 12,95 mS/cm

k = 6,6 mS/cm :12,95 mS/cm = 0,509 y0,51

1. Pomiar przewodności właściwej dla roztworu KCl - 0,2 M; 0,4 M; 0,6 M oraz 1 M

Stężenie KCl	Przewodność właściwa [mS/cm]
0,2 M	24,1
0,4 M	43,7
0,6 M	62
1 M	91,3

2. Obliczenie zawartości KCl w sporządzanych roztworach:

Stężenie KCl [mol/l]	Objętość	Masa cząsteczkowa KCl	Obliczenia	Ilość substancji [g/l]
0,2	100 cm^3= = 100 ml = = 0,1 l	MKCl= 39,10 g+ 35,45 g= 74,55	mKCl=CKCl⋅V⋅MKCl= =0,2⋅0,1⋅74,55= =1,491 g/100cm^3	14,91
0,4					mKCl=CKCl⋅V⋅MKCl= =0,4⋅0,1⋅74,55= =2,982 g/100cm^3	29,82
0,6					mKCl=CKCl⋅V⋅MKCl= =0,6⋅0,1⋅74,55= =4,473 g/100cm^3	44,73
1					mKCl=CKCl⋅V⋅MKCl= =1⋅0,1⋅74,55= =7,455 g/cm^3	74,55

2. Pomiar przewodności właściwej wód kopalnianych:

1. Woda kopalniana Makoszowy Y 34,3 mS/cm

2. Woda kopalniana Sośnica Y 24,4 mS/cm

3. Woda kopalniana Zofiówka Y 13,8 mS/cm

4. Woda kranowa Y 0,9 mS/cm

3. Obliczenia:

Wyznaczam stężenia wód kopalnianych oraz wody kranowej podstawiając do równania y= 83,414x + 9,3971 wartości otrzymane z pomiarów:

	y - przewodnictwo właściwe [mS/cm]	x - stężenie
Woda kopalniana Makoszowy	34,3	0,3
Woda kopalniana Sośnica	24,4	0,2
Woda kopalniana Zofiówka	13,8	0,1
Woda kranowa	0,9	-0,1

4. Wnioski

Przewodność elektrolityczna właściwa (zwana także konduktywnością) jest, po wielkości pH, drugim, najważniejszym parametrem pomiarowym w chemicznej analizie procesowej. Przedstawia ona zdolność wody do przewodzenia prądu elektrycznego. Prąd przenoszony jest poprzez ruch jonów. Im ich stężenie jest wyższe, tym wyższa jest przewodność.

Przewodność elektrolityczna pozwala na monitorowanie, sterowanie i regulowanie wszystkich procesów, w których znacząca jest obecność soli, kwasów oraz zasad.

W naturalnych wodach pochodzenie jonów jest najczęściej uwarunkowane obecnością związków nieorganicznych. Pomiar przewodności odzwierciedla, zatem stopień mineralnego zanieczyszczenia wód.

Na ujemny wynik stężenia wody kranowej mogą wpłynąć takie elementy jak:

• niedokładności przy rozcieńczaniu roztworu KCl,

• niedokładność aparatury pomiarowej,

• niedokładności odczytów dokonanych przez wykonujących ćwiczenie,

• niedokładne przepłukanie naczyńka oraz elektrod,

• niedokładne odmierzenie substancji odpipetowanej,

• wahania temperatury podczas przeprowadzania doświadczenia.

---