Burczyński Krzysztof 2002-05-13

Ćwiczenie nr 1

Zależność przewodnictwa elektrycznego mocnych elektrolitów od stężenia

I

Przewodnictwo elektrolityczne jest miarą zdolności roztworu elektrolitu do przewodzenia prądu elektrycznego. Czysta woda wykazuje bardzo małe przewodnictwo; rośnie ono gwałtownie po rozpuszczeniu w niej elektrolitów kwasów, zasad lub soli.

Według drugiego prawa Ohma, opór elektrolitu R znajdującego się pomiędzy elektrodami o powierzchni A i w odległości l, wynosi:

[ Ω] /1/

gdzie ρ jest opornością właściwą roztworu elektrolitu wyrażoną w [ Ω*m].

Przewodność elektrolityczną κ definiuje się jako odwrotność oporności właściwej:

[ 1/Ω*m] lub [1/Ω*cm]. /2/

Jest to przewodnictwo bloku roztworu o bokach równych 1m (dawniej 1cm). Zarówno odległość między elektrodami l jak i ich powierzchnia A są trudne do bezpośredniego pomiaru, dlatego też stosunek 1/A noszący nazwę stałej naczyńka wyznacza się dla danego naczyńka elektrolitycznego za pomocą cechowania:

[1/m] lub [1/cm]. /3/

Zatem równanuie /1/ przyjmuje postać:

. /4/

Chemiczną miarą przewodnictwa elektrolitycznego jest przewodność molowa
:

. /5/

Jest to przewodnictwo roztworu zawierającego w objętości V [
]b 1 mol elektrolitu. Ponieważ w tym przypadku

, /6/

stąd

. /7/

Doświadczalnie stwierdzono, że przewodność molowa maleje ze wzrostem stężenia. Kohlrausch stosując ekstrapolację przewodności molowej do c
0 według równania:

/8/

w którym k jest wartością stała otrzymał tzw. przewodność molową graniczną
, będącą sumą granicznych przewodności jonowych
i
kationów i anionów:

=
+
. /9/

Addytywność ta dowodzi, że jony w rozcieńczeniu nieskończenie wielkim wędrują w sposób niezależny.

Stosunek przewodności molowej
przy danym stężeniu do przewodności molowej granicznej
nosi nazwę przewodnictwa
:

. /10/

Arrhenius, próbując wyjaśnić zmianę przewodnictw ze stężeniem przyjął, że współczynnik przewodnictwa jest równy stopniowi dysocjacji elektrolitu
:

. /11/

Dokładne pomiary i prace teoretyczne wykazały, że równanie /11/ jest uzasadnione co najwyżej dla słabych elektrolitów. Dla mocnych elektrolitów współczynnik przewodnictwa nie może być równy ze stopniem dysocjacji, przyjmuje się, że mocne elektrolity są zdysocjowane w 100% (
).

II

Literatura:

P.W.atkins ”Chemia fizyczna” PWN 2001 rozdz. 24 str. 712-715

Pod redakcją A.Kiszy „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej” WUWr 1993 rozdz. 7 str.147-152

III

Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadani:

roztwór chlorku potasu

roztwór chlorku sodu

IV

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyki w/w substancji i znane mi są właściwości tych substancji, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach.

---