電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)

1、1,電導(dǎo)、電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率的定義,電導(dǎo)的測定,摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系,離子獨立移動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率,電導(dǎo)測定的一些應(yīng)用,7.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率,2,1.定義 (1)電導(dǎo)（electric condutance）,電導(dǎo)是電阻的倒數(shù),電導(dǎo)G與導(dǎo)體的截面積成正比，與長度成反比，即,7.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率,單位：-1或 S,3,(2)電導(dǎo)率（electrolytic conductivity）,電導(dǎo)率：比例系數(shù)，相當(dāng)于單位長度、單位截面 積導(dǎo)體的電導(dǎo)。 單位： Sm-1,電導(dǎo)率為電阻率的倒數(shù)：,7.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率,電解質(zhì)溶液的： 相距為1m, 面積為1m2的兩

2、個平行板電極之間充滿電解質(zhì)溶液時的電導(dǎo)。,(3) 摩爾電導(dǎo)率m:,(單位為S. m2.mol-1),1mol電解質(zhì)在電極間距 1m的溶液中的導(dǎo)電能力：,設(shè)濃度為c (mol / m3),6,7.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率,注意：摩爾電導(dǎo)率必須對應(yīng)于溶液中含有1mol電解 質(zhì)，但對電解質(zhì)基本質(zhì)點的選取決定于研究需要。 為了防止混淆，必要時在后面要注明所取的基 本質(zhì)點。,比如m(MgCl2)=0.0288 Sm2mol-1 基本單元是MgCl2分子，即將含有1 mol MgCl2分子的電解質(zhì)溶液置于相距1m平行電極之間時的電導(dǎo)。,m(1/2MgCl2)=0.0144 Sm2mol-1 基本單元是

3、1/2MgCl2分子，即將含有 1 mol 1/2MgCl2分子的電 解質(zhì)溶液置于相距 1 m 平行電極之間時的電導(dǎo)。,8,(1) 電導(dǎo)的測定 I為交流電源，AB為均勻的滑線電阻，R1為電阻箱電阻，Rx待測電阻，T為檢流計,R3、R4分別為AC、CB段的電阻，K為用以抵消電導(dǎo)池電容的可變電容器,2.電導(dǎo)、電導(dǎo)率的測定,所要強(qiáng)調(diào)的是要用交流電源進(jìn)行測定，不能用直流電源，否則將會由于不斷的電極反應(yīng)，改變?nèi)芤旱臐舛榷淖冸妼?dǎo)值。,當(dāng)T0時： VAD = VAC , I1R1 = I2R3 VDB=VCB , I1Rx = I2R4,接通電源后，選擇一定的電阻R1，移動C點，使DC線路中無電流通過,電

4、橋達(dá)平衡。根據(jù)幾個電阻之間關(guān)系就可求得待測溶液的電導(dǎo)。,測得了電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)，便可進(jìn)一步測定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率。,(2). 電導(dǎo)率的測定,電極間距離,電極截面積,每個電導(dǎo)池 l /A 均為定值。,令 稱為電導(dǎo)池系數(shù),但電導(dǎo)池常數(shù)通過直接測量不易得到準(zhǔn)確的結(jié)果，往往用已知電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)溶液（通常為一定濃度的KCl溶液）來間接測量。方法是將KCl溶液裝入電導(dǎo)池，利用惠斯通電橋測定其電阻,已知,測得,可求,例7.3.1 25時在一電導(dǎo)池中盛以濃度為0.02 mol/dm3的KCl溶液，測得其電阻為82.4。若在同一電導(dǎo)池中盛以濃度為0.0025 mol/dm3的K2SO4溶液，測得其電阻為32

5、6.0。已知25時0.02 mol/dm3的KCl溶液的電導(dǎo)率為0.2768 S/m 。試求：(1) 電導(dǎo)池常數(shù)；(2)0.0025 mol/dm3 的K2SO4溶液的電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率。,解：(1) 電導(dǎo)池常數(shù) Kcell=l/As=(KCl).R(KCl)=(0.276882.4)m-1=22.81m-1,(2) 0.0025 mol/dm3 的K2SO4溶液的電導(dǎo)率 (K2SO4)= Kcell /R(K2SO4)=(22.81/326.0) Sm-1=0.06997Sm-1,0.0025 mol/dm3 的K2SO4的溶液的摩爾電導(dǎo)率 m(K2SO4)= (K2SO4)/c=(0.06

6、997/2.5)=0 .02799 Sm2 mol-1,13,3.摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系,科爾勞施（Kohlrausch）根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論： 在很稀的溶液中，強(qiáng)電解質(zhì) 的摩爾電導(dǎo)率與其濃度的 平方根成直線關(guān)系，即,將直線外推至c0得到,m 無限稀釋時的摩爾電導(dǎo)率 A 常數(shù),14,弱電解質(zhì),隨著濃度下降，m也緩慢升高，但變化不大。當(dāng)溶液很稀時，m與 不呈線性關(guān)系，當(dāng)稀釋到一定程度，m迅速升高。故其極限摩爾電導(dǎo)率m無法用外推法求得。（由后面討論的離子獨立運動定律解決m）,4. 離子獨立運動定律和離子的摩爾電導(dǎo)率,(1)科爾勞施離子獨立運動定律,25C時，一些電解質(zhì)在無限稀釋時的摩爾電導(dǎo)率的實驗

7、數(shù)據(jù)如下:,Kohlrausch 發(fā)現(xiàn)：,（1）具有相同陰離子的鉀鹽和鋰鹽的m之差為一常數(shù)，與陰離子的性質(zhì)無關(guān),（2）具有相同陽離子的氯化物和硝酸鹽的m之差為一常數(shù)，與陽離子的性質(zhì)無關(guān),17,在無限稀釋溶液中，每種離子獨立移動，不受其它離子影響，電解質(zhì)的無限稀釋摩爾電導(dǎo)率可認(rèn)為是兩種離子無限稀釋摩爾電導(dǎo)率之和。,離子獨立運動定律,由離子獨立運動定律可得到如下幾點結(jié)果：, （無限稀釋）電解質(zhì)溶液的 m 是陽、陰離子對 m 的貢獻(xiàn)之和，即為離子極限摩爾電導(dǎo)率的加和值。若電解質(zhì)為 Cv+Av- ，在無限稀釋溶液中全部電離：,則有,NaCl,MgCl2,HAc,弱電解質(zhì)亦全部電離,v+，v-分別表示陽

8、、陰離子的化學(xué)計量數(shù)。, 在無限稀釋溶液中，具有相同離子的不同電解質(zhì)，該相同離子的 m 都相同。,HCl HAc HNO3,m (H+)相同,NaAc HAc KAc,m (Ac-)相同,P311的表列出了各種離子的極限摩爾電導(dǎo)率，利用離子獨立運動定律，我們可方便的計算電解質(zhì)溶液的m 。,對于強(qiáng)電解質(zhì)，比如 NaCl,m,由m c 的直線外推, 若已知m(Na+)、m (Cl-)，則m(NaCl)=m (Na+)+ m (Cl-),離子獨立運動定律,m,離子獨立運動定律,對于弱電解質(zhì)，,5.電導(dǎo)測定的應(yīng)用,(1)計算弱電解質(zhì)的解離度及解離常數(shù) 弱電解質(zhì)部分電離，例如，醋酸： CH3COOH = H+ + CH3COO- 解離前 c 0 0 解離平衡時 c(1- ) c c ,測電導(dǎo)可求得,23,(2)計算難溶鹽的溶解度,a.難溶鹽飽和溶液的濃度極稀，可認(rèn)為,運用摩爾電導(dǎo)率的公式就可以求得難溶鹽飽和溶液的濃度c。,b.計算難溶鹽電導(dǎo)率時水的電導(dǎo)率不能忽略，即,例 7.3.2 根據(jù)電導(dǎo)的測定得出25時氯化銀飽和水溶液的電導(dǎo)率為3.4110-4 Sm-1。已知同溫度下配置此溶液所用的水的電導(dǎo)率為1