Электрическая проводимость растворов электролитов

В растворах электролитов сольватированные ионы находятся в беспорядочном тепловом движении. При наложении электрического поля возникает упорядоченное движение ионов к противоположно заряженным электродам, т.е. электрический ток. Мерой способности вещества проводить электрический ток является электрическая проводимость (электропроводность) L  величина, обратная электрическому сопротивлению R. Так как R =  , где   удельное сопротивление, Омм; S  площадь поперечного сечения, м^2; l  длина проводника, м; то

L = =

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью . Это электрическая проводимость раствора электролита, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по 1 м² и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга (Ом^-1м^-1 или См/м).

Удельная электропроводность меняется с изменением концентрации растворов. В растворах слабых электролитов значительно ниже, чем у растворов сильных электролитов той же концентрации. Это обусловлено небольшой степенью диссоциации слабого электролита. При повышении его концентрации одновременно увеличивается число молекул, способных диссоциировать, но снижается степень диссоциации.

Контрольные вопросы и задачи для предварительной подготовки лабораторной работы

1. Какие вещества называют электролитами? По какому принципу их разделяют на сильные и слабые электролиты?

2. Напишите уравнения электролитической диссоциации известных вам сильных кислот и оснований в водных растворах.

3. Что служит количественными характеристиками процесса электролитической диссоциации?

4. Напишите выражение концентрационной константы диссоциации для угольной кислоты Н₂СО₃ по первой и второй ступеням.

5. Для каких электролитов концентрационная константа диссоциации не имеет физического смысла?

6. Что зависит от концентрации раствора: константа диссоциации или степень диссоциации?

7. Напишите выражение закона разбавления Оствальда для бинарного электролита. Для каких электролитов можно использовать его упрощенную форму?

8. Что такое ионное произведение воды, водородный и гидроксидный показатели? Укажите значения этих величин при температуре 298 К в чистой воде.

9. Что такое произведение растворимости ПР? Напишите выражение ПР для Cu(OH)₂ и Al(OH)₃.

10. Что такое гидролиз, чем он отличается от электролитической диссоциации?

11. Какие четыре основных случая взаимодействия соли с водой вам известны?

12. Приведите примеры трех случаев гидролиза, напишите молекулярные и сокращенные ионно-молекулярные уравнения гидролиза, укажите реакцию среды в каждом из этих случаев.

13. Что является мерой способности вещества проводить электрический ток?

Практическая часть

Опыт 1. Зависимость электропроводности растворов от степени диссоциации электролитов

Электропроводность растворов в значительной степени зависит от силы электролита. При одинаковой концентрации, чем выше степень диссоциации электролита, тем больше значение его удельной электропроводности.

1) В сосуды с 0,1 н. растворами HCl и СН₃СООН погрузите электроды, включенные в электрическую сеть последовательно с амперметром. Запишите показания амперметра. Напишите уравнения диссоциации соответствующих соединений. Сделайте выводы об относительной силе данных электролитов.

2) Повторите действия п.1, используя 0,1н. растворы NaOH и NH₄OH. Сделайте соответствующие выводы.

Опыт 2. Зависимость электропроводности раствора от концентрации сильного электролита

Электропроводность растворов сильных электролитов, степень диссоциации которых 1, существенно зависит от их концентрации, поскольку с увеличением концентрации возрастает не только число носителей заряда, но и межионное взаимодействие.

В сосуды с растворами серной кислоты с концентрациями от 10 до 90% масс. погрузите электроды, включенные в электрическую сеть последовательно с амперметром. Запишите показания прибора в табл.1, постройте график зависимости I=(). Объясните полученную зависимость силы тока от концентрации раствора.

Таблица 1.

Зависимость силы тока от концентрации раствора H₂SO₄

, %	I, мА	, %	I, мА
10		60
20		70
30		80
40		90
50

Опыт 3. Определение направления протекания ионообменных реакций с участием электролитов

Ионообменные реакции с участием ионов электролитов протекают в направлении образования слабых электролитов, выделения газов и выпадения осадков.

1) Внесите в ячейку капельного планшета небольшое количество кристаллического хлорида аммония NH₄Cl и прибавьте 2-3 капли 1 н. раствора едкого натра NaOH. Перемешайте содержимое ячейки стеклянной лопаточкой, определите по запаху, какой газ выделяется. Запишите уравнение реакции в молекулярном и ионном видах. Объясните причину выделения газа.

2) Внесите в ячейку капельного планшета небольшое количество кристаллического ацетата натрия CH₃COONa и прибавьте 2-3 капли 1 н. раствора соляной кислоты HCl. Перемешайте содержимое ячейки, определите, какому соединению соответствует новый запах. Запишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Сделайте вывод о направлении протекания изученных реакций, используя константы диссоциации соответствующих электролитов:К_b(NH₄OH)=1,77 10^–5, К_а(СН₃СООН)=1,8610^–5