第七章 电化学：电导率（物理化学课件）.ppt

例7 * * 7.3电导、电导率和摩尔电导率 下图所示实验清晰地显示出不同电解质溶液具有不同的导电性能: 纯水, 醋酸水溶液和铬酸钾稀溶液的导电性 电导（electric conductance） 电导是电阻的倒数 电导 与导体的截面积成正比，与导体的长度成反比，单位为 。 1. 定义 均匀导体在均匀电场中的电导 G 与导体截面积 A 成正比, 与其长度 l 成反比, 即 ? 称为电导率,是电阻率ρ的倒数,单位为S·m－1． 电导率（electrolytic conductivity） 1m 1m 电导率示意图 电解质溶液的电导率?是两极板面积A =1m2, 距离 l =1m时溶液的电导. 摩尔电导率（molar conductivity） ? m = ? / c 单位为S ·m2 ·mol-1 在表示电解质的摩尔电导率时, 应标明物质的基本单元. 例如，对 溶液，基本单元可选为 或 ，显然，在浓度相同时，含有1mol 溶液的摩尔电导率是含有1mol 溶液的2倍。即： 为了防止混淆，必要时在 后面要注明所取的基本单元。 2.电导的测定 原理: 采用适当频率的交流电源, 利用惠斯顿电桥测量溶液的电阻. A B C T I Rx D R1 K 测定溶液电阻的惠斯顿电桥 R3 R4 A B C T I Rx D R1 K 测定溶液电阻的惠斯顿电桥 R3 R4 I1R1 = I3 R3 Ix Rx =I4 R4 I1 =Ix ; I3 =I4 R1／Rx＝R3／R4 K cell = l/A称为电导池常数, 单位m－1. 电桥平衡时, R1／Rx＝R3／R4 A B C T I Rx D R1 K 测定溶液电阻的惠斯顿电桥 R3 R4 例2 几种类型的电导池： 电导池电极通常用两个平行的铂片制成，为了防止极化，一般在铂片上镀上铂黑，增加电极面积，以降低电流密度。 随着电解质浓度c降低, 离子间引力减小, 离子运动速度增加,故摩尔电导率?m增大。 3.摩尔电导率与浓度的关系 0.04 0.03 0.02 0.01 0 几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根图 (298.15K) ?m/(S ?m2 ?mol-1) HCl NaOH AgNO3 CH3COOH 0 0.5 1.0 1.5 强电解质在低浓度时, ? m与c1/2成直线关系, 将直线外推至c = 0时, 可得极限摩尔电导率. 0.04 0.03 0.02 0.01 0 几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根图 (298.15K) ?m/(S ?m2 ?mol-1) HCl NaOH AgNO3 CH3COOH 0 0.5 1.0 1.5 弱电解质的Λm在溶液很稀时由于解离度的增大而急剧增加, 因此对弱电解质不能外推求极限摩尔电导率. 0.04 0.03 0.02 0.01 0 几种电解质的摩尔电导率对浓度的平方根图 (298.15K) ?m/(S ?m2 ?mol-1) HCl NaOH AgNO3 CH3COOH 0 0.5 1.0 1.5 4. 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 （1）离子独立运动定律 科尔劳施Kohlrausch根据大量实验事实总结出： 在无限稀释溶液中, 离子彼此独立运动, 每种离子的电导不受其它离子的影响, 它们对电解质的摩尔电导率都有独立的贡献. 因而电解质摩尔电导率为正、负离子摩尔电导率之和. 对电解质C?+A?－ ,C?+A?－ ? ?+ Cz＋ + ?－ A z－ 由此可计算弱电解质的极限摩尔电导率, 如: 电导池示意图 阳 (+) 阴(－) I ? C?+ A?－ l ?? I+ I－ A + － 对强电解质C?+A?－, C?+A?－ ? ?+ Cz+ + ?－ A z－ （2）无限稀释时离子的摩尔电导率 由实验求得电解质极限摩尔电导率以及离子的极限迁移数, 即可求出每种离子的极限摩尔电导率. 例如： 习惯上，将一个电荷数为zB的离子的1/ zB作为基本单元 离子的摩尔电导率必须指明基本单元 以醋酸的电离平衡为例: CH3COOH＝H + + CH3COO－ c(1-?) c?