arkusz2 1

TECHNOLOGIA CHEMICZNA - SEMESTR IV

ARKUSZ II

KONDUKTOMETRIA

Roztwory elektrolitów przewodzą prąd elektryczny, są więc przewodnikami. Należą one do grupy przewodników jonowych, w których nośnikami ładunku są jony obdarzone masą, a przepływowi prądu towarzyszy przenoszenie masy i zajście reakcji chemicznych na elektrodach (elektroliza), jeśli stosowany jest prąd stały. Przewodzenie prądu opisane jest prawami Ohma :

I prawo Ohma U = I R

II prawo Ohma R =

gdzie : U - napięcie ; I - natężenie prądu ; R - opór ; G - przewodnictwo (jednostka Siemens S = O¹) ; p - opór właściwy ; I - długość przewodnika ; A - pole przekroju poprzecznego przewodnika, prostopadłego do kierunku przepływu prądu

Podstawową wielkością charakteryzującą zdolność roztworów elektrolitów do przewodzenia prądu jest przewodnictwo właściwe k :

1    1 ł    _r 1

p    R A A

Przewodnictwo właściwe to przewodnictwo roztworu elektrolitu zawartego pomiędzy elektrodami odległymi o jednostkę (1 m) i polu przekroju poprzecznego jednostkowym (lm²). Jednostką przewodnictwa właściwego jest śtW lub Sm'¹. Przewodnictwo właściwe rośnie silnie wraz ze wzrostem temperatury. Przewodnictwo właściwe roztworów elektrolitów mierzone jest przy użyciu zmodyfikowanego mostka Wheatstone’a w sposób porównawczy czyli przewodnictwo właściwe badanego roztworu jest porównywane z przewodnictwem właściwym wzorca (zwykle roztworu K.C1).

K ^    k ^Kwz ^ HZ

=> K_x —

R,

gdzie : k - stała naczyńka konduktometrycznego

Przewodnictwo właściwe rośnie wraz ze wzrostem stężenia elektrolitu. Aby porównać przewodnictwa różnych elektrolitów niezależnie od ich stężenia wprowadzono przewodnictwo molowe A. Przewodnictwo molowe roztworu elektrolitu to przewodnictwo roztworu elektrolitu zawartego pomiędzy elektrodami odległymi o jednostkę (1 m) i o takiej powierzchni, że w tak utworzonej objętości zawarty jest 1 mol elektrolitu. Jednostką przewodnictwa molowego jest Q’¹m‘mor¹ lub Sm²moł ^l. Przewodnictwo molowe obliczamy ze wzoru :

A = —

c

gdzie : c - stężenie molowe (wyrażone w mol/m³J

Przewodnictwo molowe zależy od stężenia, maleje wraz ze wzrostem stężenia. Dla elektrolitów mocnych (całkowicie zdysocjowanych na jony przy dowolnym stężeniu) zależność ta opisana jest wzorem Kohlrauscha :

A = A₀-bVc słuszne dla c < 0,01 mol/dm³

gdzie : b - stała ; A₀ - graniczne przewodnictwo molowe

Graniczne przewodnictwo molowe jest to przewodnictwo molowe roztworu w rozcieńczeniu nieskończenie wielkim (przy stężeniu dążącym do zera). Można je wyznaczyć przez ekstrapolację zależności A = f(Vc) do zera (tylko dla elektrolitów mocnych). Dla elektrolitów słabych, które są częściowo zdysocjowane na jony, a stopień dysocjacji rośnie wraz ze spadkiem stężenia, dążąc do jedności w rozcieńczeniu nieskończenie wielkim, wzór Kohlrauscha nie