Әдебиеттер тізімі

1. Физическая химия. Учебник А.Г.Стромберг, Д.П.Семченко. под.ред. Стромберга – 4-еизд., испр. – М.,Высшая школа, 2001 – 527с.

2. Симбинова К.Ж., Дюсекенова С.Р., Байсанова Ш.З. «Физико-химический анализ диаграмм состояния»: Методическое пособие по курсу «Физическая химия» для студентов химических, металлургических и технологических специональностей ВУЗов – Актобе: АГУ им. К.Жубанова, 2004. -152 с.

3. Андреев Л.А., Астахов М.В., Бокнштейн Б.С. и др. Физическая химия: лаб. практикум. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2011. – 126 с.

4. Симбинова К.Ж., Байсанова Ш.З., Дюсекенова С.Р. «Термодинамика и кинетика растворов». Методическое пособие по выполнению лабораторного практикума по курсу «Физическая химия» для студентов химических, металлургических и технологических специальностей ВУЗов- Актобе: РИО Актюбинского государственного университета им. К.Жубанова, 2004г.-173с.

№4 Зертханалық жұмыс

Гальваникалық элементтердің электр қозғаушы күшін өлшеу жолымен белсенділік коэффициентін анықтау

Зертханалық жұмыстың мақсаты: Электролит ертінділерінің термодинамикалық белсенділігімен танысу. ЭҚК- ні потенциометрдің көмегімен анықтаудың әдістемесімен танысу. Берілген концентрациялардағы электролиттердің белсенділік коэффициентін анықтау.

Кілт сөздер: Белсенділік коэффициенті, ЭҚК, электролит

Материалдар, аспаптар және реактивтер:

1. Гальванометр, Вестонның қалыпты элементі, батарея.

2. Сутекті элетролизер, сутекті және хлор-күмісті элемент.

Қауіпсіздік техникасы:

1. Жұмыс істер алдында барлық аспаптардың дұрыстығына көз жеткізу қажет.

2. Зертханада халатсыз жұмыс істемеу керек, жеке заттарды зертханалық столдарға қоймай, арнайы тағайындалған орындарға қою қажет.

3. Зертханалық жұмыс кезінде ас, су ішуге болмайды.

4. Жұмысқа арналған әрбір ребелсендің, аспаптың, склянканың және құрылғылардың өздерінің арнайы тұрақты орны болуы керек. Жұмыс аяқталғаннан кейін қондырғыны бастапқы қалпына келтіру керек, қондырғының барлық бөлшектерін орнына қойып, ыдысты жуу қажет.

Теориялық бөлім

Ерітінділердің қолайлы шарты ( ), ерітінді компоненттерінің молекулаларының әрекеттеспеуінен сирек орындалады. Компонент молекулаларының әрекеттесу энергиясының әсерінен, реалды ерітінділер идеалды ерітінділерден термодинамикалық және химиялық айырмашылығы болады. Соған байланысты реалды ерітінділерде аналитикалық концентрациядан бөлек тиімді концентрация ұғымы енгізіледі.

Реалды ерітінділердің тиімді концентрациясын ерітінділердің белсенділігі деп аталады.

Белсенділік өзімен аналитикалық концентрациялардың функциясын көрсетеді.

(1)

мұндағы – белсенділік коэффициенті

Белсенділік коэффициенті- реалды ерітіндінің идеалды ерітіндіге ауытқу дәрежесі.

Льюис бойынша белсенділік деп, идеал ерітінділердің термодинамикалық теңдеу концентрациясның орнына реалды ерітінділерді қолдану мүмкіндігі. Реалды ерітінділер үшін, еріген заттың химиялық потенциялдылығымен сипатталады.

(2)

немесе

(3)

Элетролитті ерітінділер еріткіш бөлшектер мен еріген заттардың арасындағы өзара әрекеттесу анағұрлым күрделірек.

Электролиттер деп тоғын ионды өткізу қабілеті бар химиялық байланыстарды атайды. Электролиттердің молекулалары еріген кезде иондардың ыдырауына алып келеді. Электростатикалық күштердің иондармен әрекеттесуі молекулалардың әрекеттесуінен , күші көбірек (электролит емес ерітінділерде), сондықтан элетролит ерітінділері үлкен сұйытылудан кейін де идеал болмайды.

Электролиттер қасиеті иондар қасиетімен анықтамалар, сондықтан ерітінділерге иондар беленділігі және коэффициент белсенділігі ұғымы енгізіледі.

Мысалы электролит ерітінділері үшін сандардың екіге ыдырауынан аламыз:

(4)

(5)

Осыдан шығатын, электролит белсенділігі дегеніміз – қандайда бір иондардың концентрациясы.

Элетролит диссоциация константасы мынаған тең:

(6)

мұндағы - еріген электролиттің концентрациясы.

Немесе (7)

болғандағы

(8)

(9)

Қазіргі таңда иондардың жеке- жеке анықтау әдісі жоқ, иондардың концентрациясы тең болса да, олардың белсенділігі тең емес, себебі олардың белсенділік коэффициенті тең емес. Сондықтан, белсенділіктің орташа мағыналарымен белсенділіктің орташа мағыналарымен белсенділіктің орташа коэффициентін табады:

(10)

Элетролит иондарының орташа белсенділігі- электролит аниондары мен катиондарының белсенділігінің орташа геомериялығы.

(11)

Электролит беленділігінің орташа коэффциенті- электролит аниондары мен катиондарының белсенділігінің орташа геометриялығы. Күшті электрлиттердің ерітінділеріне белсенділік коэффициентінің өлшемі электролит концентрациялық ұлғаюынан, басында ең төменгі деңгейге дейін кішірейеді , содан соң үлкейеді және шоғырланған ерітіндінің бірлігі көбеюі тәжірибелік мәліметтермен бекітілген.

Электролиттердің белсенділік коэффициенті концентрацияға қарағанда күрделі функция, ол еріткіштің диэлектрлік өткізгіштігімен , ионның радиусымен және ион зарядының әсерімен түсіндіріледі.

Араластырылған ерітінділерде эмпирикалық тәуелділік енгізілге.

(12)

мұнда ионның заряды

Еріткіштің табиғатымен анықталатын коэффициент, су үшін

- ионды күш- ерітіндідегі ионға әсер ететін электрлі аймақтық интенсивтілігін сипаттайтын өлшем.

Электролит ерітіндісінің ионды күші, бір квадрат ион зарядына кететін мольдің жарты суммасымен анықталады: (13)

ерітінді мольдігі.

Иондық күші 0,01 аспайтын сулы ерітінділерде

(14)

(12) және (14) тәуелділік Гюккель- Дебайдың шектелген заңы ретінде белгілі.

Иондардың белсенділік коэффициентінің орташа логарифмі, ионды зарядтардың шығарылуына және электролит ерітіндісінің ионды күшінің квадрат түбіріне тура пропорционал.

II. Белсенділік коэффициентін анықтаудың эксперименттік әдісі идеал және реал ерітінділердің термодинамикалық қасиеттеріне негізделген.

Белсенділіктің коэффициентін анықтаудың әдістері екіге бөлінеді: Ерітінділердің коллигативті қасиеттерін өлшеу арқылы немесе ерітіндінің электр қозғаушы күшін анықтау арқылы.

Бұл әдіс өте нақты нәтижеге алып келеді. Бұл жұмыс үшін сұйық қосылысы жоқ, гальваникалық тізбек жинақталады, яғни, бір электроды катионға, ал басқасы анионға қайтымды зат аударымы жоқ элемент. Тұз қышқылының белсенділік коэффициентін анықтайтын гальваникалық тізбек сутек ионына, күмісхлорлы электродына қайтымды, ал ол өз алдына хлор ионына қайтымды сутегі газ электродынан тұрады.

Реациясы жүретін:

Бұл тізбектік ЭҚК-і күмісхлорлы және сутекті электродтардың әр- түрлілігімен көрсетіледі:

(15)

Орташа белсенділікті ауыстыра отыра:

аламыз (16)

Одан (17)

болғанда ол мынадай түрге ауысады.

(18)

, но

;

онда (19)

298° К, Е- ні таба отырып, тәжірибеден белсенділік коэффициентін анықтауға болады. Е- нің мағынасын жалпы жағдайды ЭҚК экстропиляциясының шексіз сұйылтылуымен анықтауға болады.(1-сур.)

Бұл үшін координата бойынша график құрылады.

Е_экп

Е°

Сурет-1 -дан ЭҚК тәуелділігі.

Шексіз сұйылтылуда белсенділік коэффициенті , сонда

III. Зерттелініп жатқан тізбектің ЭҚК- ші потенциалдар арқылы өлшенеді. Тұрақты тоқтың потенциометрі ЭӨК- ін 0,01мв немесе 0,001мв дәлділікке дейін өлшеуге мүмкіндік береді.

Мұндай жоғары дәлділік өте көп қарсыласу құрылғысынан тұратындықтан және мінсіз жұмысшы тоқтан тұратындықтан қол жеткізіледі. ЭҚК өлшеп алдында потенциометрге келесі құралдарды жалғайды: аккумулятор, гальванометр, қалыпты элемент, зерттелетін элемент.Қосылу клеммада көрсетілген белгілерге байланысты жүргізіледі.