5 Требования к содержанию отчета

Отчет должен содержать:

1. Цель работы;

2. результаты титрования раствора слабого электролита;

3. результаты измерения удельной электропроводности слабого электролита;

4. расчеты  и К_ДИС слабого электролита;

5. расчет абсолютной и относительной погрешности определения К_ДИС;

6. графики æ_С = f (С_M); _С = f ( ),  = ( );

7. расчет абсолютной и относительной погрешности определения константы диссоциации слабой кислоты;

8. выводы.

6 Вопросы и задания для самоконтроля

1. Эквивалентная электропроводность водного раствора слабого электролита уменьшается с ростом концентрации потому, что…

   1. уменьшается степень диссоциации электролита;

   2. усиливаются межионные взаимодействия;

   3. уменьшаются подвижности ионов;

   4. уменьшаются эквивалентные радиусы ионных атмосфер.

2. Подвижность иона…

   1. тождественна электрической проводимости иона;

   2. равна абсолютной скорости движения иона в электрическом поле с градиентом потенциала 1В/м;

   3. связана с абсолютной скоростью движения иона соотношением λ_i = F_i·U_i

   4. уменьшается с ростом концентрации электролита.

3. Удельное сопротивление 0,01М раствора уксусной кислоты равно 7000 Ом·см при 295К. Определите удельную и молярную электрические проводимости раствора.

4. Удельная электропроводность 0,135М раствора С₂Н₅СООН при 298К равна 479·10^-2 См·м^-1. Вычислите константу диссоциации кислоты и рН раствора. Молярные электропроводности ионов при бесконечном разведении равны λ₀(Н⁺) = 34,98 См ·м²·кмоль^-1; λ₀(С₂Н₅СОО^-) = 3,72 См ·м²·кмоль^-1.

5. Рассчитайте удельную электропроводность дистиллированной воды при 298К. Ионное произведение воды при 298К равно 1,0·10^-14.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРА СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА»

1 Цель работы

1. Определить молярную электропроводность сильного электролита при бесконечном разведении.

2. Установить характер зависимости коэффициента электрической проводимости сильного электролита от концентрации.

3. Сравнить удельные электрические проводимости растворов слабого и сильного растворов электролитов.

2 Основные теоретические положения

2.1 Основные положения теории электропроводности

Дебая – Хюккеля – Онзагера

В растворах сильных электролитов изменение молярной электрической проводимости с ростом концентрации обусловлено влиянием электростатического взаимодействия на скорость их движения, а следовательно, на их и подвижность. При этом коэффициент электрической проводимости электролита f_λ уменьшается, и уменьшается молярная электропроводность электролита λ_С:

λ_С = f _λ·λ₀.

Максимальное значение молярной электрической проводимости λ₀ электролит имеет при бесконечном разведении.

На основе электростатической теории сильных электролитов Дебай. Хюккель и Онзагер получили выражение для молярной электрической проводимости бесконечно разбавленных растворов сильных электролитов. Изменение молярной электрической проводимости растворов сильных электролитов с изменение концентрации Дебай и Хюккель объясняли торможением движения ионов в электрическом поле из-за их электростатического взаимодействия. С увеличением концентрации раствора ионы сближаются, и электростатическое взаимодействие между ними возрастает. При этом усиливаются два эффекта, вызывающие электростатическое взаимное торможение ионов: электрофоретический и релаксационный.

Все ионы окружены ионными атмосферами, в которых преобладают ионы противоположного знака заряда. Электрофоретический эффект заключатся в том, что под действием внешнего электрического поля ионы и их ионные атмосферы движутся в противоположных направлениях. Таким образом, движение ионов какого-либо знака будет происходить в среде, перемещающейся в противоположном направлении. Сила трения пропорциональна скорости движения. Уменьшение электрической проводимости должно быть пропорционально электрофоретической силе трения.

Было установлено, что образование и разрушение ионной атмосферы в процессе движения ионов происходит с большой, но конечной скоростью. Характеристикой этой скорости служит время релаксации, которое рассматривают как величину обратную скорости создания или разрушения ионной атмосферы. Время релаксации зависит от ионной силы раствора, его вязкости и диэлектрической проницаемости.

При перемещении центрального иона проходит время, пока старая ионная атмосфера не разрушится и не сформируется новая. Поэтому позади иона будет всегда находиться некоторый избыток заряда противоположного знака, и возникающие электрические силы притяжения будут тормозить его движение. Этот эффект торможения называется релаксационным.

Уменьшение электропроводности с ростом концентрации раствора электролита описывается уравнением:

λ_С =λ₀ – Δλ_ЭФ. – Δλ_РЕЛ,

где Δλ_ЭФ – изменение молярной электропроводности связанное с электрофоретическим эффектом торможения;

Δλ_РЕЛ – изменение молярной электропроводности связанное с релаксационным эффектом торможения.

Для водных растворов 1-1-валентных электролитов при Т =298К Онзагером было получено уравнение, описывающее зависимость молярной электропроводности от концентрации раствора:

λ_С =λ₀ – (А + В·λ₀)· ,

где А и В – константы, зависящие от температуры, диэлектрической проницаемости и вязкости растворителя.

Это уравнение является теоретическим обоснованием эмпирического уравнения Кольрауша для разбавленных растворов, называемого «законом квадратного корня»:

λ_С =λ₀ – а ,

где а – эмпирический коэффициент.

Опираясь на это уравнение, можно графическим методом определить молярную электропроводность раствора сильного электролита при бесконечном разведении.