1.Дебай–Хюккельдің теориясы бойынша реал системадағы ерітінділенрдің концентрациясының активтілігінің төмендеуі неге байланысты:
№ 14
дәріс
|
№14 Электролит ерітінділерінің электр өткізгіштігі.
Жоспар:
Меншікті және эквивалентті, молярлы электрөткізгіштік. Күшті және әлсіз электролитердің электр өткізгіштігінің концентрацияға тәуелділігі.
Иондардың қозғалыс жылдамдығы және қозғалғыштығы.
Электрофоретикалық эффект, релаксация эффектісі. Дебай-Онзагердің электр өткізгіштік теориясы.
Ауысу саны, оны анықтау әдістері. Кондуктометрия.
Электролит ерітінділерінің электр өткізгіштігі осы ерітіндінің кедергісіне кері шама, әрі ол сыртқы электр өрісінің әсерінён еріген заттың электр тогын өткізу қабілетіне байланысты. Ендеше бұл әдіс электрдің негізгі заңдарының бірі Ом заңына бағынады:
мұндағы I — ток күші, Е — потенциал айырымы, R — кедергі.
Иондану дәрежесі өлшемсіз сан, көбіне оны %-пен белгілейді. Иондану дәрежесін белгілі ерітіндіде судың қату температурасын немесе электрөткізгіштігін өлшеу арқылы анықтайды.
– эквиваленттік электрөткізгіштік;
– сұйылту шегіне жеткен ерітіндінің эквиваленттік
электрөткізгіштігі.
Ерітіндінің эквиваленттік электрөткізгіштігі дегеніміз құрамында еріген заттың 1 эквивалентінің массасы бар ерітінді көлемінің меншікті электрөткізгішпен көбейтіндісіне тең шамасы. Эквиваленттік электрөткізгіштік меншікті электрөткізгіштік арқылы анықталады.
К – меншікті электрөткізгіштік;
С – еріген заттың концентрациясы.
Қарастырылған әдіспен анықталатын күшті электролиттердің диссоциациялану дәрежесі «байқалған» диссоциациялану дәрежесі деп аталады.
Электролит ерітінділерінің электр тогын өткізуі ондағы иондардың қозғалғыштығына байланысты болады. Затты электр тогын өткізу мүмкіндігі электр өткізгіштікпен немесе оған кері шама кедергімен сипатталады. Кедергі өткізгіш ұзындығына l, көлденең қимасының ауданына S және меншікті кедергісіне байланысты:
R=р*1/s
Меншікті кедергі деп 1см3 өткізгіштің кедергісін айтады.
Меншікті электрөткізгіштік деп берілген өткізгіштің қабырғасын 1см болатын кубының электродтар ауданы 1см болғандағы электр өткізгіштікті айтады.
Электролиттің меншікті электр өткізгіштігі, қалыңдығы 1см көлденең қимасының ауданы 1см2 потенциал градиенті 1в/см ерітіндінің бойынан өткен тоққа тең. Электролит ерітіндісінің электр өткізгіштігі ерітіндінің көлденең қимасынан бірлік уақытта өткен иондардың мөлшерімен анықталады. Ал ол болса бірлік көлемдегі ерітіндінің иондарына,олардың қозғалу жылдамдығына, зарядына және ерітіндінің температурасына байланысты болады. Егер ерітінді сұйытылса онда оның меншікті электр өткізгіштігі артады да,белгілі бір максимумға жетіп,одан әрі сұйылғанда оның электр өткізгіштігі қайтадан төмендейді,оның себебі концентрлі ерітіндіде молекулалардың нашар диссоциациялануының нәтижесінде иондар саны азаяды,сұйытла бастаған кезде ерітіндінің меншікті электр өткізгіштігі артады.
Эквиваленттік электрөткізгіштік (γ) деп әр қайсысы 1см2 электродтардың арақашықтығы 1см болғанда сол аралықтағы көлемі V см3 ерітіндінің электр өткізгіштігін айтады.
λ=γ1/с, см*м2моль-1
Шексіз сұйытылғандағы эквиваленттік электр өткізгіштің катиондары мен аниондарының қозғалуынан болатын иондық өткізгіштіктердің қосындысы Кольрауш заңы деп аталады.
λ∞=λ++λ-
1 В/см потенциал градиентіне шаққандағы ертінді арқылы электр тоғы өткенде қандай да бір электродқа бағытталған иондар қозғалысының мәні иондардың абсолюттік жылдамдығы деп аталады. Иондардың абсолюттік жылдамдығының шамасы 0,0005 - 0,003 см2/(В∙с). Аниондар мен катионның абсолюттік жылдамдығы U+және U-әр түрлі, зарядтары әр түрлі иондар әр түрлі электр тоғын тасымалдайды.
Аниондар мен катионның абсолюттік жылдамдығы U+және U- әртүрлі болғандықтан, әрбір ион қандай мөлшерде электр тоғын тасымалдайтынын білу қажет. Бұл мәндер немесе шамалар иондардың ауысу саны деп аталады және t- мен t+ белгіленеді.Ол келесі өрнекпен анықталады:
Молярлы электрөткізгіштік.Ол ертіндінің кедергісіне кері шама.
Бір бірінен 1 мқашықтықтағы электродтар батырылған 1 кмоль еріген заты бар ертіндінің электрөткізгіштігі молярлы электрөткізгіштік деп аталады.
Молярлы электрөткізгіштік күшті, әлсіз электролиттер үшін концентрация азайғанда артады, ( ) қандай да бір шекті мәнге жетеді, оны шексіз сұйылтудың молярлы электрөткізгіштігі деп атайды.
С
Бұл 1-графиктемолярлы электрөткізгіштіктің концентрацияға тәуелділігі, 2-графикте молярлы электрөткізгіштіктің сұйылтуға тәуелділігі көрсетілген.
Күшті электролитте концентрация азаюымен иондардың өзара әрекеттесуі бәсеңдеп, олардың қозғалысы артып, оған сәйкес молярлы электрөткізгіштік көбейеді.Молярлы электрөткізгіштікті аниондар мен катионның абсолюттік жылдамдығын U+және U- байланыстыратын Аррениус теңдеуі:
Электролит ерітіндісінің электр өткізгіштігі — сыртқы кернеу көзі әсерінен заттың электролиттік диссоциация және иондар қозғалуының нәтижесі. Электр тогы өрісінде ерітіндідегі қозғалған иондар еріткіш молекуласы және өзін қоршаған кері иондар тарапынан тежеуәсеріне үшырайды. Бұл әсер релаксациялық және электрофореттік эффект деп аталады, ал бұл тежеудің нәтижесі ерітінді кедергісі болып табылады.
Күшті электролиттердіңэлектр өткізгіштігі концентрацияның аз облысында ғана теориялық теңдеулермен сипатталады. Онзагердің электр өткізгіштік теңдеуі концентрацияның электролиттің электр өткізгіштігіне тәуелдігін сипаттайды. Ол сұйытылған күшті электролиттер үшін қолданады. Қарапайым бір валентті толық диссоциацияланған электролиттер үшін теңдеу былай жазылады:
С - концентрация моль/л, А және В –температура мен еріткіштің түріне тәуелді тұрақтылар.
-ортаның диэлектрлік өткізгіштігі, -оның тұтқырлығы
Кондуктометрия
Электролиттердің концентрациясын кондуктометрлік әдіспен анықтау талданатын рітіндінің электр өткізгіштігін өлшеуге негізделген. Кондуктометрия — ең қарапайым және таңдап сүрыптаудың электр химиялық әдісі. Тікелей кондуктометрлік анықтаудың қателігі 1—2%. Ал белгілі бір арнайы жағдайды сақтағанда талдау қателігі 0,2%-ке дейін азаяды. Кондуктометрлік үяшықтарды термостатсыз өлшегенде бүл қателіктер 3%-ке артады, өйткені температураның бір градусқа жоғарылауы электр өткізгіштікті 2 не 3 проценттей өзгертеді. Демек, ерітіндідерді термостаттау кондуктометрлік талдау әдісінің дәлдігін арттырады.
Тура және жанама кондуктометрия. Талдаудың кондуктометрлік әдістерін қолдану ауқымына қарай үш топқа бөлуге болады: таза заттың, ерітіндінің құрамын және физикалық-химиялық өзгерістердің кинетикасын зерттеу; ғылымдық, технологиялық және өндірістік процестерде бақылау үшін қолданылатын талдау кондуктометриясы; эквиваленттік нүктені (э. н.) анықтау үшін пайдаланылатын кондуктометрлік (автоматтық) титрлеу.
|
