VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Всегда важно знать, какой силой обладает электролит. Чтобы сравнить электролиты по электропроводящей силе, нужно сравнить константы их диссоциации.

Константа диссоциации — вид константы равновесия, которая характеризует склонность объекта диссоциировать (разделяться) обратимым образом на частицы, как, например, когда комплекс распадается на составляющие молекулы, или когда соль диссоциирует в водном растворе на ионы. Определить величину константы диссоциации слабого электролита можно путем измерения сопротивления его раствора.

Согласно закону действующих масс константа электролитической диссоциации слабого одновалентного электролита

Здесь - степень электролитической диссоциации электролита при концентрации, равной С моль/л (или, что то же, - С г-экв/л). Известно, что

где и - эквивалентные электропроводности при данном и бесконечном разведении. После подстановки значения в уравнение (1) оно принимает вид:

Величины и , необходимые для расчета константы равновесия по формуле (2), находят таким образом. Эквивалентную электропроводность при данном разведении рассчитывают по формуле:

Чтобы определить величину удельной электропроводности , которая входит в это уравнение, измеряют сопротивление исследуемого раствора в специальном сосуде с электродами.

Известно, что сопротивление проводника R прямо пропорционально длинеи обратно пропорционально поперечному сечению S:

Коэффициент пропорциональности называется удельным сопротивлением. Это сопротивление электрическому току раствора, заключённого между электродами, которые находятся на расстоянии 1 см и имеют площадь по 1 см². Полагая, что величины R, S , выражены соответственно в омах, см² и см, можно определить, что размерность удельного сопротивления Ом*см. Из формулы (4) следует, что если бы расстояние между электродами в сосуде равнялось точно 1см², то, измерив сопротивление исследуемого раствора , мы определили бы его удельное сопротивление , так как при этих условиях . Зная же , можно сразу получить значение удельной электропроводности , поскольку она обратна удельному сопротивлению.

Этим самым задача нахождения по формуле (3) была бы решена. Однако изготовить сосуд, отвечающий всем перечисленным условиям, технически трудно. На практике пользуются сосудами, в которых значения и S точно известны. Это значит, что, измерив сопротивление раствора , нельзя по формуле (4) найти его удельное сопротивление. Чтобы иметь возможность по находить величину и в конечном счете , определяют так называемую постоянную сосуда В. Она представляет отношение, т.е. B=. Заменив в формуле (4) отношение на B и на , можно показать, что

Очевидно, что измеряя сопротивление раствора R, удельная электропроводность которого известна заранее, можно определить постоянную сосуда B.

В качестве такого раствора обычно берут 0,01 н или 0,02 н растворы хлористого калия, у которых величина измерена при разных температурах. При использовании в работе одного из названных растворов формулу (5) целесообразно записать так:

Зная , можно определить удельную электропроводность любого исследуемого раствора, если измерить его сопротивление. Действительно, по той же формуле (5) находим

Определив , по формуле (3) вычисляют .

Эквивалентную электропроводность при бесконечном разделении , вычисляют, используя закон независимого движения ионов (закон Кольрауша):

Значение подвижностей катиона и аниона при температуре () находят по формуле:

где – подвижность катиона или аниона при 18 0С;

– температурный коэффициент электропроводности.

Подвижности ионов при 18 и температурные коэффициенты электропроводности приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Подвижности и температурные коэффициенты электропроводности ионов

Катион			Анион
	315	0,0154		174	0,0180
				47,0	0,0231
	64,6	0,0222		35,0	0,0238
				31,0	0,0212

Подставляя представленные величины и в уравнение (2), находят искомое значение константы диссоциации слабого электролита .

Мы поставили перед собой задачу определить константу диссоциации уксусной кислоты. Для этого провели измерения сопротивления растворов разной концентрации.

После определения постоянной сосуда В измеряют сопротивление растворов разной концентрации. Операцию разбавления раствора с последующим определением и вычислениемэлектропроводностей проводят 10 раз. Зная постоянную сосуда, рассчитывают удельную электропроводность раствора по формуле (7). Далее, используя уравнение (3), вычисляют эквивалентную электропроводность раствора . Для записи экспериментальных данных и расчетных данных составим таблицу 2.

Таблица 2 -Экспериментальные и расчетные данные

С г-экв/л			.
0,005	0,11	1,091	6,94	350	0,019	0,18*10-5
0,0025	0,17	0,714	13,88	350	0,039	0,39*10-5
0,00125	0,29	0,497	27,76	350	0,079	0,78*10-5
0,00625	0,53	0,371	5,52	350	0,015	0,14*10-5
0,003125	0,97	0,254	11,104	350	0,031	0,30*10-5
0,001562	1,81	0,174	22,21	350	0,063	0,61*10-5
0,00781	3,43	0,121	44,43	350	0,126	0,12*10-3
0,00039	6,43	0,089	88,97	350	0,254	0,25*10-4
0,000195	11,91	0,083	177,94	350	0,508	0,50*10-4
0,0000976	18,41	0,081	355,53	350	1,015	0,10*10-3

Вычисляя при различных концентрациях электролита и находя по закону Кольрауша (8), рассчитывают по формуле (2) величину константы диссоциации электролита для каждого опыта. Затем определяют её среднее значение .

Вывод: С помощью метода измерения сопротивления растворов разной концентрации и вычисления электропроводности растворов мы вычислили, пользуясь законами Кольрауша и Оствальда, константу диссоциации слабого электролита.

Код для цитирования: Скопировать