Содержание

Введение

Обзор литературы

Измерение электропроводности растворов

Методика измерения электрической проводимости электролитов

Результаты эксперимента

Обработка результатов

Выводы

Литература

Введение

В зависимости от природы токопроводящих частиц и от их электропроводности все вещества можно условно разделить на пять групп.

1. Непроводящие тела, или изоляторы.

2. Проводники первого рода, или электронопроводящие тела.

3. Полупроводники – вещества, в которых ток переносится электронами и дырками.

4. Проводники второго рода, или ионные проводники, - вещества, в которых ток переносится ионами.

5. Смешанные проводники – тела, сочетающие электронную ионную проводимости.

Исследуемая α-аминокислота относится к проводникам второго рода, для которых характерна ионная проводимость.

Цель данной работы заключается в определении эквивалентной электропроводности лизина и установлении зависимости эквивалентной электропроводности от концентрации.

Обзор литературы

Мерой способности веществ проводить электрический ток является электрическая проводимость L – величина, обратная электрическому сопротивлению R. Так как,

то

где ρ – удельное сопротивление, Ом*м; S – поперечное сечение, м2; 1/ρ = – удельная электрическая проводимость.

Удельная электрическая проводимость раствора электролита (Ом-1*см-1) – это электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь 1 м2 и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга.

Кривая зависимости удельной электропроводности раствора от концентрации обычно имеет максимум. Наличие максимумов кривых становится понятным, если учесть, что в разбавленных растворах сильных электролитов скорость движения ионов почти не зависит от концентрации, и электропроводность растет почти прямо пропорционально числу ионов, которое, в свою очередь, растет с концентрацией. В концентрированных растворах сильных электролитов ионная атмосфера существенно уменьшает скорость движения ионов, и электропроводность падает. В слабых электролитах плотность ионной атмосферы мала и скорость движения ионов мало зависит от концентрации, однако с увеличением концентрации раствора заметно уменьшается степень диссоциации, что приводит к уменьшению концентрации ионов и падению электропроводности.

Молярная электрическая проводимость раствора – мера электрической проводимости всех тонов, образующихся при диссоциации 1 моль электролита при данной концентрации. Она численно равна электрической проводимости объема V(м3) раствора заключенного между двумя параллельными электродами, с межэлектродным расстоянием 1 м, причем каждый электрод имеет такую площадь, чтобы в этом объеме содержался 1 моль растворенного вещества. Между молярной и удельной электрическими проводимостями имеется соотношение: λ= V= /с, где λ – молярная электрическая проводимость; - удельная электрическая проводимость; V – разведение раствора, м3/моль; с – концентрация, моль/м3. С увеличением разведения молярная электрическая проводимость стремится к предельному значению. Эта величина отвечает электрической проводимости гипотетического бесконечно разбавленного раствора, характеризующегося полной диссоциацией электролита и отсутствием сил электростатического взаимодействия между ионами. Величина молярной электрической проводимости бесконечно разбавленного раствора электролита представляет собой сумму двух независимых слагаемых, каждая из которых соответствует определенному виду ионов. Рост молярной электрической проводимости с увеличением разведения для слабых электролитов может быть объяснен на основе представлений классической теории электролитической диссоциации, согласно которой с увеличением разведения степень диссоциации электролита возрастает и в пределе стремится к 1. Для сильных электролитов, диссоциирующих полностью, Изменение молярной электрической проводимости от концентрации для сильных электролитов объясняется иначе. По теории Дебая – Онзагера снижение молярной электрической проводимости при переходе от бесконечно разбавленного раствора к растворам конечных концентраций связано с уменьшением скоростей движения ионов. Это объясняется появлением эффектов торможения движения ионов, возникающих за счет сил электростатического взаимодействия между ионом и его ионной атмосферой.

Эквивалентная электропроводность (Ом-1*см2*моль-1) – это электрическая проводимость такого объема раствора, в котором содержится 1 моль эквивалентов растворенного вещества, причем электроды находятся на расстоянии 1 см друг от друга.

Электропроводность растворов электролитов зависит в первую очередь от природы электролита и растворителя. Если сравнить между собой значения молярной электропроводности, измеренной в водных растворах при бесконечно больших разбавлениях, то наибольшей она будет у кислот, затем у щелочей и, наконец, у солей.

В водных растворах удельная электрическая проводимость электролитов при повышении концентрации раствора сначала увеличивается, достигает некоторого максимума и затем, при дальнейшем увеличении концентрации, уменьшается. Положение максимума зависит от природы электролита и его температуры. Эквивалентная электропроводность водных растворов электролитов уменьшается с ростом их концентрации. При нулевой концентрации, когда λс = λ0, она наибольшая. Часто молярную электропроводность λ выражают как функцию разведения. В этом случае наблюдается рост электропроводности с разведением, причем в области больших разведений она стремится к некоторому пределу – к электропроводности при бесконечном разведении .

Кольрауш нашел, что в области малых концентраций молярная электропроводность сильного электролита изменяется с концентрацией по эмпирическому уравнению

закон квадратного корня (А – эмпирическая константа). При несколько более высоких концентрациях сильных электролитов лучшее согласие с опытом дает уравнение

закон кубического корня.

Температурная зависимость молярной электропроводности для узкого интервала температур выражается уравнением:

или, в более широком интервале:

где λt, λt=0 – молярные электропроводности соответственно при температуре t и 0 ˚С; α и β – эмпирические коэффициенты.