Sobiesław Torliński 27.04.2002

Ćwiczenie 1

ZALEŻNOŚĆ PRZEWODNICTWA ELEKTRYCZNEGO

MOCNYCH ELEKTROLITÓW OD STĘŻENIA

1. Wstęp teoretyczny:

W przeciwieństwie do metali (przewodniki I rodzaju), przewodnictwo elektrolitów (przewodniki II rodzaju) związane jest z ruchem jonów w polu elektrycznym, a więc z przenoszeniem masy. Dla uniknięcia rzeczywistego przenoszenia jonów oraz wydzielania się na elektrodach produktów elektrolizy, która prowadziłaby do zmiany stężenia roztworu i polaryzacji elektrod, pomiaru przewodnictwa elektrycznego roztworów elektrolitów dokonuje się za pomocą prądu zmiennego o częstotliwości rzędu 1000 Hz.

Zgodnie z II prawem Ohma, opór R elektrolitu zawartego pomiędzy elektrodami jest proporcjonalny do odległości elektrod l, a odwrotnie proporcjonalny do ich przekroju A:

gdzie
- oporność właściwa [om *cm].

Odwrotność oporności właściwej nosi nazwę przewodnictwa właściwego
, które jest przewodnictwem 1 cm ³ roztworu:

Chemiczną miarą przewodnictwa jest przewodnictwo równoważnikowe Λ, które jest przewodnictwem roztworu o objętości V, zawartej pomiędzy elektrodami oddalonymi o 1 cm i zawierającej 1 gramorównoważnik elektrolitu:

gdzie c - stężenie roztworu elektrolitu [val/dm ³].

Ponieważ przewodnictwo równoważnikowe każdego elektrolitu jest wynikiem ruchu takiej samej liczby anionów i kationów, zatem porównanie przewodnictw równoważnikowych różnych elektrolitów może dostarczyć informacji o stopniu dysocjacji elektrolitu, i prędkościach poruszania się jonów w polu elektrycznym.

Pierwszymi zależnościami, ustalonymi już przez Kohlrauscha w latach 1860 - 1880, były zależności przewodnictwa równoważnikowego od stężenia.

Kohlrausch, na podstawie zmierzonych przewodnictw równoważnikowych przy różnych stężeniach, stwierdził, że wykreślając zależność przewodnictwa równoważnikowego od
(c - stężenie elektrolitu wyrażone w val / dm ³), otrzymuje się dwa typy krzywych. Prawie liniową zależność
wykazują takie elektrolity jak HCl, Na₂SO₄, czy CH₃COONa. Nazywamy je elektrolitami mocnymi. Elektrolity takie jak CH₃COOH, HCN, których przewodnictwo równoważnikowe rośnie szybciej w stosunku do mocnych elektrolitów, noszą nazwę elektrolitów słabych.

Ekstrapolując przewodnictwa równoważnikowe mocnych elektrolitów według równania:

do stężenia równego zeru, Kohlrausch wyznaczył tzw. przewodnictwa równoważnikowe graniczne
, czyli przewodnictwa równoważnikowe w rozcieńczeniach nieskończenie wielkich. W tych wielkich rozcieńczeniach jony elektrolitu znajdują się w takim oddaleniu od siebie, że wędrują praktycznie w sposób niezależny, bowiem oddziaływania kulombowskie maleją z kwadratem odległości. Przewodnictwa równoważnikowe graniczne można przedstawić jako sumę granicznych przewodnictw jonowych
:

Równanie to, znane pod nazwą prawa o niezależnej wędrówce jonów, nie umożliwia jednak wyznaczenia granicznych przewodnictw jonowych, a jedynie ich sumy, tj.
. Dla wyznaczenia granicznych przewodnictw jonów
należy w sposób niezależny wyznaczyć przewodnictwo graniczne przynajmniej jednego jonu.

2. Literatura:

„Chemia fizyczna” - L. Sobczyk, A. Kisza, PWN W - wa, 1977

„Chemia fizyczna” - K. Pigoń, Z. Ruziewicz, PWN W - wa, 1980

3. Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu:

1. roztwór chlorku potasu

2. roztwór chlorku sodu

W zadaniu nie są wykorzystywane substancje trujące.

---