Wyznaczanie przewodności właściwej elektrolitów, AGATA ŻABICKA


40. Wyznaczanie przewodności właściwej elektrolitów.

Celem mojego ćwiczenia jest wyznaczenie przewodności właściwej elektrolitów: 5% NaCl i 15% CuSO4.

Elektrolit to roztwór, który zawiera oprócz cząstek obojętnych również jony, których źródłem mogą być cząsteczki kwasów zasad i soli. Ulegają one dysocjacji w rozpuszczalniku o dużej przenikalności dielektrycznej np.: woda.

Dysocjacja elektrolityczna, to rozpad drobin na jony dodatnie-są to kationy oraz na jony ujemne- aniony. Dodatnimi jonami są metale i wodór, a ujemnymi reszta kwasowa lub grupa wodorotlenowa. Jony te mogą przewodzić prąd elektryczny. Prąd przepływający w elektrolitach różni się od prądu przepływającego w metalach, ponieważ nie jest to przepływ elektronów, lecz dużych jonów. Dlatego opór właściwy (współczynnik proporcjonalności ρ charakteryzujący rodzaj materiału. Jednostką oporu właściwego jest [Ω*m])

Współczynnik proporcjonalności σ nazywana jest przewodnością właściwą elektrolitu. Jego jednostką jest 0x01 graphic
(S- simens)

Przewodność właściwa i opór właściwy spełniają zależność

ρ=0x01 graphic

Natężenie płynącego przez elektrolit prądu elektrycznego jest wprost proporcjonalne do natężenia pola elektrycznego E oraz powierzchni przekroju S strumienia nośników prądu.

I=σ∙E∙S

Zdolność do przewodzenia prądu przez elektrolity jest dużo mniejsza niż w przypadku przewodnictwa elektronowego w metalach.

σ-przewodność właściwa zależy od rodzaju rozpuszczonej substancji, jej stężenia, temperatury oraz rodzaju rozpuszczalnika. Zależność σ od temperatury przedstawia wzór

σ =σ0+γ(t-18)

σ i σ0-przewodności właściwe elektrolitu odpowiednio w temperaturze t i t0=18˚C

γ- współczynnik temperaturowy przewodności właściwej.

Wiemy, że E pola elektrycznego pomiędzy elektrodami spełnia zależność:

E=0x01 graphic
(U- napięcie na elektrodach , l-odległość elektrod).

Podstawiając tą zależność do wzoru I=σ∙E∙S

Otrzymujemy:

I=0x01 graphic

Uwzględniając, że I=0x01 graphic
, gdzie R oznacza opór elektryczny przewodnika otrzymamy:

R=0x01 graphic
,gdzie

0x01 graphic
- dla danego układu elektrod w naczyniu elektrolitycznym jest stały i nazywany jest pojemnością oporową naczynia C:

C=0x01 graphic

Jednostką C jest m-1.

Podstawiając ten wzór do R=0x01 graphic
dostaniemy:

σ =0x01 graphic

Ten wzór możemy wykorzystać do wyznaczenia przewodności właściwej, gdy mierzymy opór R elektrolitu w naczyniu o znanej pojemności oporowej C.

Aby obliczyć pojemność oporową naczynia wykorzystujemy elektrolit o znanym przewodnictwie właściwym.

Opór elektrolitu R możemy wyznaczyć za pomącą mostka Wheatstone'a.Układ ten składa się z 4 oporów. Elektrolit znajduje się w naczyniu NE, Ra i Rb- są to opory pomocnicze o stałej wartości, RD opór regulowany- opornica dekadowa, służąca do zrównoważenia mostka.

Pomiar oporu R polega na dobraniu takiego RD, aby prąd płynący przez galwanometr G miał wartość minimalną. Wtedy potencjały punktów O i S są takie same i mostek jest zrównoważony.

W warunkach zrównoważenia mostka opór Elektrolitu jest taki sam jak opór opornicy dekadowej.

Wyznaczając opór R1 elektrolitu o znanej przewodności właściwej σ1, zmierzony w temperaturze t1, można na podstawie wzoru σ =0x01 graphic
obliczyć pojemność oporową naczynia:

C=R1∙σ1

Pojemność oporową naczynia obliczyć możemy również ze wzoru C=R1∙[σ011(t1-18)].

Gdy wyznaczymy C to do tego samego naczynia elektrolitycznego wlewamy taką samą ilość roztworu o nieznanym σ2 i mierzymy jego opór R2.

Wartość σ2 obliczamy ze wzoru:

σ2 =0x01 graphic

Wartość przewodnictwa właściwego σ02 w temperaturze pokojowej t=18˚C możemy policzyć ze wzoru:

σ0222(t2-18)

t2- temperatura, w której mierzono σ2,

γ2- współczynnik temperaturowy przewodności właściwej elektrolitu.

WYKONANIE POMIARÓW I OBLICZEŃ:

  1. Wyznaczanie pojemności oporowej naczynia elektrolitycznego C dla 5% NaCl.

    1. Do naczynia wlewam 5% roztwór NaCl oraz łączę obwód według schematu (mostek Wheaststone'a).

    2. Mierzę temperaturę początkową elektrolitu- tp.

    3. Ustawiam na opornicy dekadowej wartość 10Ω i włączam zasilacz do sieci.

    4. Wyszukuję taką wartość oporu RD na opornicy dekadowej, przy której natężenie prądu w gałęzi SO jest najmniejsza.

    5. Zmieniam wartość oporu na opornicy w zakresie ± kilku omów licząc od oporu, przy którym natężenie prądu jest minimalne i odczytuję kolejne wskazania miliamperomierza; (wszystkie pomiary zapisuję w tabelach I).

    6. Po wyłączeniu zasilacza mierzę temperaturę końcową elektrolitu tk i obliczam wartość średnią.

    7. Sporządzam wykres I=f(R)

    8. Ze wzoru C=R1011(t1-18)] obliczam pojemność oporową naczynia elektrolitycznego C.

Tabele I

opór RD [Ω]

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

I [mA]

62

57

50

45

38

33

29

34

50

85

Opór roztworu

Temperatura roztworu [˚C]

Pojemność oporowa

R1 [Ω]

tp

tk

t1

C [m-1]

4

21

22,6

21,8

29,08

t1=0x01 graphic
0x01 graphic

C=R1011(t1-18)] γ1=0,150x01 graphic

C=4[6,7+0,15(21,8-18)] 0x01 graphic

C=4(6,7+0,57)

C=4∙7,27

C=29,08m-1

0x01 graphic

  1. Wyznaczam przewodność właściwą elektrolitu σ02.

  1. Do naczynia wlewam taką samą objętość 15% CuSO4 co 5% NaCl.

  2. Wyznaczam opór R2 badanego elektrolitu postępując tak samo jak w punktach 1÷7 w punkcie I.

  3. Pomiary zapisuję w tabelach II.

  4. Obliczam σ2 i σ02, przewodność właściwą badanego elektrolitu w temperaturze odpowiednio t1 i 18˚C.

  5. Sporządzam wykres I=f(R).

Tabele II.

Opór RD [Ω]

17

16

15

13

12

11

10

9

8

7

6

I [mA]

25

22,5

20,5

16

13

12

13,05

14,5

19,5

26,5

35

Opór roztworu

Temperatura roztworu [˚C]

Przewodność właściwa

R2 [Ω]

tp

tk

t2

W temp.t22

W 18˚C,σ02

11

21

23

22

2,64

2,24

t2=0x01 graphic

γ2=0,100x01 graphic

σ2=0x01 graphic
0x01 graphic

σ0222(t2-18)

σ02=2,64-0,1(22-18)=2,64-0,4

σ02=2,240x01 graphic

0x01 graphic

  1. RACHUNEK BŁĘDÓW

Do obliczeń przyjmujemy:

ΔR1=ΔR2=0,5Ω

Δt1=Δt2=0,5˚C

  1. dla 5% NaCl

0x01 graphic
ΔC=0x01 graphic

0x01 graphic

C±ΔC=(30±4) 0x01 graphic

0x01 graphic

σ02±Δσ02=(2,24±0,53) 0x01 graphic

0x01 graphic

OBLICZAM BŁĘDY WZGLĘDNE PROCENTOWE:

0x01 graphic

0x01 graphic

WNIOSEK:

Zmiany oporu na opornicy dekadowej powodują zmiany natężenia prądu na galwanometrze. Dla pewnych wartości RD natężenie osiąga wartość minimalną. Przepływ prądu przez elektrolity powoduje wzrost temperatury elektrolitu. Natężenie prądu w czasie zmian oporu maleje do pewnego momentu, osiągając wartość minimalną, po czym znów rośnie.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyznaczanie przewodnoėci wlasciwej elektrolitow opis
CHEMIA - LABORATORIUM - SPRAWOZDANIE - Wyznaczanie przewodnictwa granicznego elektrolitów, STUDIA
Wyznaczanie ładunku właściwego, Wyznaczanie ładunku właściwego e do m metodą magnetronową 7, Doświad
052 Wyznaczanie ładunku właściwego elektronu sprawozdanie
Ćwiczenie$ Wyznaczanie ładunku właściwego elektronu
Wyznaczanie ładunku właściwego elektronów, studia, studia, sprawozdania, Ćw 24, ćw24 zaliczone
WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA, sprawozdanie wyznaczanie przewodnictwa granicznego elektrolitów , POLITEC
Wyznaczanie ładunku właściwego elektronu metodą magnetronową, LAB52, LABORATORIUM FIZYCZNE
Ćwiczenie 24 Wyznaczanie ładunku właściwego elektronu
Wyznaczanie oporu elektrycznego metodą mostka Wheatstone’a 5, AGATA ŻABICKA
ćw$ Wyznaczanie ładunku właściwego em elektronu
pomiar oporu elektrycznego i wyznaczanie oporu wlasciewgo metali, Inżynieria Środowiska PK, Semestr
18, Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy w stałym ciśnieniu metodą elektryczną, Artur Grudziński
Pomiar oporu elektrycznego i wyznaczanie oporu właściwego metali, Wydział Mechaniczny
WYZNACZANIE OPORU WŁAŚCIWEGO PRZEWODNIKA, FIZYKA(1)
Wyznaczanie ładunku właściwego em elektronów, Prz inf 2013, I Semestr Informatyka, Fizyka, SPRAWOZDA

więcej podobnych podstron