Электропроводность электролитов
Другие рефераты
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Белгородская государственная технологическая академия строительных
материалов
Кафедра физической и коллоидной химии
КУРСОВАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ:
«Электропроводность электролитов»
Выполнил: ст. гр. ПЭ-31
Спирин М.Н.
Проверил: Лопанов А.Н.
БЕЛГОРОД 2001
Содержание:
Введение……………………………………………………………….3
1. Электропроводность электролитов…………………………………..4
1.1. Удельная и молярная электропроводности…….…….…..……..4
1.2. Эквивалентная электропроводность…………………………….7
2. Подвижность ионов……………………………………………...……9
2.1. Зависимость подвижности ионов от температуры…………....11
2.2. Зависимость подвижности ионов от
кристаллохимических радиусов………………………………..12
3. Аномальная подвижность ионов гидроксония
и гидроксила………………………………………………………….14
4. Числа переноса……………………………………………………….16
5. Закон разбавления Оствальда………………………………………..19
6. Электрофоретический и релаксационный эффекты
в электролитах, их влияние на электрическую проводимость……22
7. Методы измерения электропроводности электролитов………..….25
Заключение…………………………………………………………..27
Список используемой литературы…………………………………28
Введение
Электролиты (от электро и греч. lytos - разлагаемый, растворимый),
жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-
нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение
электрического тока. В узком смысле электролиты называются вещества,
растворы которых проводят электрический ток ионами, образующимися в
результате электролитической диссоциации. Электролиты в растворах
подразделяют на сильные и слабые. Сильные электролиты практически полностью
диссоциированы на ионы в разбавленных растворах. К ним относятся многие
неорганические соли и некоторые неорганические кислоты и основания в водных
растворах, а также в растворителях, обладающих высокой диссоциирующей
способностью (спирты, амиды и др.). Молекулы слабых электролитов в
растворах лишь частично диссоциированы на ионы, которые находятся в
динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым
электролитам относится большинство органических кислот и многие
органические основания в водных и неводных растворах. Деление электролитов
на сильные и слабые в некоторой степени условно, т. к. оно отражает не
свойства самих электролитов, а их состояние в растворе. Последнее зависит
от концентрации, природы растворителя, температуры, давления и др.
По количеству ионов, на которые диссоциирует в растворе одна молекула,
различают бинарные, или одно-одновалентные электролиты (обозначаются 1-1
электролит, например КС1), одно-двухвалентные электролиты (обозначаются 1-2
электролит, например CaCl2) и т. д. Электролиты типа 1-1, 2-2, 3-3 и т. п.
называются симметричными, типа 1-2, 1-3 и т. п. - несимметричными.
Свойства разбавленных растворов слабых электролитов удовлетворительно
описываются классической теорией электролитической диссоциации. Для не
слишком разбавленных растворов слабых электролитов, а также для растворов
сильных электролитов эта теория неприменима, поскольку они являются
сложными системами, состоящими из ионов, недиссоциированных молекул или
ионных пар, а также более крупных агрегатов. Свойства таких растворов
определяются характером взаимодействий ион-ион, ион-растворитель, а также
изменением свойств и структуры растворителя под влиянием растворённых
частиц. Современные статистические теории сильных электролитов
удовлетворительно описывают свойства лишь очень разбавленных (<0,1 моль/л)
растворов.
1. Электропроводность электролитов.
1.1.Удельная и молярная электропроводности электролитов.
Электрическая проводимость растворов электролитов, т.е. способность их
проводить электрический ток, зависит от природы электролита и растворителя,
концентрации, температуры и некоторых других факторов. Различают удельную и
молярную электрическую проводимости.
Удельная электрическая проводимость раствора электролита x – это
электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя
параллельными электродами, имеющими площадь по одному квадратному метру и
расположенными на расстоянии одного метра друг от друга.
Удельная электрическая проводимость является величиной, обратной
удельному сопротивлению ?:
(1)
Удельное сопротивление определяется по уравнению
(2)
где R — общее сопротивление проводника. Ом; l — длина проводника, м; s
— поперечное сечение проводника, м2. Из уравнения (2) имеем:
?=Rs/l. (3)
Полученное выражение показывает, что размерность, т. е. единица
удельного сопротивления, выражается величиной [?]=0м м.
Единица удельной электрической проводимости, т. е. размерность ее,
выражается обратной величиной x=1/(0м м) = Oм-l•м-l = Cм м-1.
Повышение температуры на 1 К увеличивает удельную электрическую
проводимость примерно на 2 - 2,5%. Это объясняется понижением вязкости
раствора и уменьшением гидратации ионов, а для растворов слабых
электролитов увеличением их степени диссоциации.
Зависимость удельной электрической проводимости разбавленных растворов
от температуры описывается эмпирическим уравнением
xT = x298 [1 + ? (T - 298) +? (Т- 298)2];
(4)
? = 0,0163 (? - 0,0174),
где x298 – удельная электрическая проводимость при 298 К; ? и ? -
температурные коэффициенты электрической проводимости. Коэффициенты ? и ?
зависят от природы электролита: для сильных кислот ? = 0,0164, для сильных
оснований ? = 0,0190, для солей ? = 0,0220.
В растворах слабых электролитов диссоциация молекул электролита на ионы
увеличивает объем раствора. Поэтому повышение давления в соответствии с
принципом смещения подвижного равновесия Ле Шателье – Брауна уменьшает
степень диссоциации электролита и, следовательно, электрическую
проводимость. Заметное влияние на электрическую проводимость раствора
слабого электролита оказывает только давление порядка сотен и тысяч
атмосфер. Например, повышение давления до 2000 атм уменьшает x для уксусной
кислоты на 40%.
При изучении электрической проводимости растворов целесообразно
пользоваться молярной электрической проводимостью ?, которая равна
электрической проводимости объема раствора электролита, содержащего 1
г/моль растворенного вещества и находящегося между двумя параллельными
электродами, расположенными на расстоянии одного метра друг от друга. Для
слабых электролитов изменение молярной электрической проводимости от
концентрации раствора связано в основном со степенью диссоциации и для
сильных электролитов - с межионным взаимодействием.
Удельная и молярная электрические проводимости связаны между собой
соотношением:
? = xVм = x/cм (5)
где Vм — число кубометров раствора, содержащего 1 г/моль электролита;
См — концентрация электролита, выраженная в моль/м3. Для практических
расчетов можно использовать также размерности в производных единицах СИ:
[?]=См см-1; [?] = См см2 •моль-1; [с] = моль/л (моль/дм3). При этом вместо
уравнения (5) получаем:
(6)
При вычислении молярной электрической проводимости нужно указывать
формульную единицу, для которой она вычислена. Так, например, при 298 К в
водном растворе при предельном разбавлении A(MgCl2)=258 · 104 См м2 • моль-
1, но ? (MgCl2) = 129 • 104 См • м2 моль-1.
Молярная электрическая проводимость с уменьшением концентрации раствора
увеличивается и при с > 0 стремится к некоторому предельному максимальному
значению ??, которое называется молярн
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
