Константа а в уравнении кольрауша

Эквивалентная электропроводность при бесконечном разведении. Абсолютная скорость движения и подвижности ионов. Закон Кольрауша и независимой подвижности ионов.

Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении как для сильных, так и для слабых электролитов может быть вычислена с помощью закона Кольрауша.

Согласно закону Кольрауша эквивалентная электропроводность раствора электролита при бесконечном разбавлении определяется выражением:

где и —эквивалентные электропроводности катионов и анионов при бесконечном разбавлении.

Эквивалентные электропроводности ионов называются также подвижностями. Они равны произведению абсолютной скорости ионов на число Фарадея, т.е.

и

где и — абсолютные скорости катионов и анионов при бесконечном разбавлении.

По измеренным сопротивлениям для каждой из концентраций вычисляют удельную электропроводность, эквивалентную электропроводность, а затем вычисляют степень диссоциации по уравнению:

— вычисляют по закону Кольрауша

Константу равновесия процесса диссоциации слабого электролита вычисляют по уравнению (закон разбавления Оствальда):

где ? – степень диссоциации,

С – концентрация раствора.

При работе с раствором сильного электролита необходимо вычислить коэффициент электропроводности по уравнению:

— электролита вычисляется по закону Кольрауша:

Подвижности ионов К’ и Cl’ взять из приложения ( в конце работы).

Для сильных электролитов зависимость эквивалентной электропроводности от концентрации выражается эмпирическим уравнением Кольрауша

где а – постоянная, зависящая от природы электролита, растворителя и температуры.

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Измерения электрической проводимости растворов производят с помощью приборов, называемых кондуктометрами. Методика выполнения измерений описана в инструкции, прилагаемой к используемому прибору.

Любые исследования, основанные на измерении электрической проводимости, объединяются под названием кондуктометрии. Кондуктометрические методы применяются для изучения свойств как сильных, так и слабых электролитов.

РАБОТА № 1

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Цель работы:определение предельной молярной проводимости и коэффициентов проводимости сильных электролитов.

Электролит: CH₃COONa

Молярная концентрация раствора C, моль/м 3		Удельная проводимость σ* 10 4 ,См/м	Эквивалентная проводимость Λ*10 4 , См*м 2 /моль	Λ0		A
0,196
0,01	0,1	0,5535	55,35	0,00911	0,6076	0,0358
0,1	0,3162	1,439	14,39	0,1580	0,0243
8,059	8,059	0,0885	0,0083
3,1623	51,65	5,165	0,0567	0,0027
270,5	2,705	0,0297	0,0009

1. Постройте график .

2. Рассчитайте эквивалентную электрическую проводимость каждого раствора:

3. Постройте график . Путем экстраполяции определите Λ₀.

0,0079

4. Рассчитайте значение по закону независимого движения ионов исходя из предельных подвижностей.

5. Сравните Λ₀ найденное графически, с теоретическим.

6. Рассчитайте коэффициент проводимости для каждого раствора f_Λ=Λ/Λ₀

7. Сделайте вывод о влиянии концентрации на взаимодействие между ионами.

В растворах слабых электролитов, чем выше концентрация, тем ниже коэффициент проводимости.

По теории Дебая — Онзагера снижение эквивалентной электрической проводимости при переходе от бесконечно разбавленного раствора к растворам конечных концентраций связано с уменьшением скоростей движения ионов. Это объясняется появлением эффектов торможения движения ионов, возникающих за счет сил электростатического взаимодействия между ионом и его ионной атмосферой.

8. Установите область концентрации, для которой применимо уравнение Кольрауша.

Уравнение Кольрауша, в соответствии с графиком, применимо к области концентраций от 0,01 моль/м 3 до 0,1 моль/м 3

9. Найдите значение предельной электропроводности электролита и коэффициента А по уравнению Кольрауша.

y = -0,0005x + 0,0079

где А = 0,0005;

10. Результаты измерений занесите в таблицу.

11. Рассчитайте значение углового коэффициента в уравнении Дебая-Хюккеля-Онзагера, если ε=78,25; η=0,894*10 -3 Па*с;

Уравнение Дебая-Хюккеля-Онзагера (1,1 – электролит)

Подставив значения, получим (q = 1/2, так как электролит симметричен):

12. Сравните значения полученных угловых коэффициентов:

A (графическая) = 0,0005

А (аналитическая) = 0,008097

13. Определите подвижность катиона и аниона, если число переноса аниона дано в таблице.

14. Предельную электрическую подвижность катиона в водном растворе.

15. Скорость движения катиона при градиенте поля 100 В/м.

16. Стоксов радиус иона (для воды η = 0,894 * Па*с).

17. Подвижность катиона при бесконечном разведении в ацетоне и нитрометане, вязкости которых при этой температуре соответственно равны 0,310∙ и 0,627∙ Па∙с.

Работа №2

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРОВ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Цель работы:определение степени диссоциации слабых электролитов при разных концентрациях и константы диссоциации.

Электролит: CH₃COOH

Молярная концентрация раствора C, моль/м 3		Удельная проводимость σ*10 4 ,См/м	Эквивалентная проводимость Λ*10 4 , См*м 2 /моль	Степень диссоциации α	Ка
1,61	1,6116	0,004125	1,7086*10 -5
2,2361	3,56	0,7119	0,001822	1,6629*10 -5
3,1623	5,13	0,5130	0,001313	1,7262*10 -5
4,4721	7,2	0,3602	0,000922	1,7017*10 -5
7,0711	11,37	0,2273	0,000582	1,6946*10 -5

1. Рассчитать эквивалентную проводимость растворов.

2. Построить графики зависимости и .

3. Пользуясь величинами предельных подвижностей ионов, по закону независимого движения ионов рассчитайте предельную молярную проводимость электролита.

4. Рассчитайте степень диссоциации слабого электролита в каждом исследуемом растворе.

5. Постройте график зависимости α от концентрации раствора.

6. По закону разбавления Оствальда рассчитайте константу диссоциации для каждого раствора и найдите ее среднее значение.

7. По графикам в координатах или из угла наклона прямых найдите Λ₀ и К_а

8. Сравните найденное значение константы диссоциации с табличным значением.

К(найденное) = 2,24*10 -7

К(табличное) = 1,8*10 -5

9. Сделайте вывод о влиянии концентрации раствора на величины α и К_а

У слабых электролитов степень и константа диссоциации понижаются с повышением концентрации раствора.

КО́ЛЬРАУША ЗАКО́Н

КО́ЛЬРАУША ЗАКО́Н, за­кон не­за­ви­си­мо­сти дви­же­ния ио­нов, или за­кон ад­ди­тив­но­сти элек­тро­про­вод­но­сти элек­тро­ли­тов при бес­ко­неч­ном раз­ве­де­нии рас­тво­ров. За­кон ус­та­нов­лен экс­пе­ри­мен­таль­но Ф. Коль­рау­шем в 1879. Фи­зич. сущ­ность К. з. со­сто­ит в том, что в бес­ко­неч­но раз­бав­лен­ном рас­тво­ре элек­тро­ли­та пе­ре­нос элек­трич. то­ка осу­ще­ст­в­ля­ет­ся все­ми ио­на­ми не­за­ви­си­мо друг от дру­га. Вслед­ст­вие это­го об­щая мо­ляр­ная элек­тро­про­вод­ность рас­тво­ра элек­тро­ли­та при бес­ко­неч­ном раз­ве­де­нии $\Lambda^0$ рав­на сум­ме пре­дель­ных элек­тро­про­вод­но­стей отдель­ных ио­нов, а раз­ность мо­ляр­ных элек­тро­про­вод­но­стей двух рас­тво­ров со­лей с об­щим ка­тио­ном не за­висит от при­ро­ды это­го ка­тио­на, напр.