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實驗七：水溶液的導電度

實驗七：水溶液的導電度. 組員： 化學三 49712005 邱柏豪 ( 目的 、 原理 ) 化學三 49712008 王柏翰 ( 原理 、儀器、藥品 ) 化學三 49712019 林敬凱 ( 步驟 、數據處理 ). 目的. 1. 以惠斯登電橋測電解質水溶液的導電度。 2. 了解強電解質與弱電解質的導電行為。. 原理. 1. 電導 (Conductance) 電解質水溶液的導電行為在一般情形下遵守 歐姆定律，也就是通過的電流和所施加的電 壓成正比。 ( ). 電導 L.

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實驗七：水溶液的導電度

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  1. 實驗七：水溶液的導電度 組員： 化學三 49712005 邱柏豪(目的、原理) 化學三 49712008 王柏翰(原理、儀器、藥品) 化學三 49712019 林敬凱(步驟、數據處理)

  2. 目的 1.以惠斯登電橋測電解質水溶液的導電度。 2.了解強電解質與弱電解質的導電行為。

  3. 原理 1.電導(Conductance) 電解質水溶液的導電行為在一般情形下遵守 歐姆定律，也就是通過的電流和所施加的電 壓成正比。()

  4. 電導L 定義 : 單位 : mho， 若導電物是均質且導電方向的截面積不變，則 ， ， (R:電阻 l:長度 A:截面積)

  5. 電導為電阻之倒數，則 ( 為比電導SpecificConductance) 電池常數(Cellconstant): 定義為 ，所以 。

  6. 2.水溶液的電導 (1)在電解質水溶液中，導電是因為離子的流動所造成，假設溶液中有 、 兩種離子， 速度為 ； 為 ，n為單位體積(ml)的粒子數，則在dt時間內通過的電量dQ為 (e為電子帶電量) 而

  7. Mobility(E:電場強度 = ) 代入L、 的定義 代入 n為單位體積粒子數=莫耳數*亞佛加厥常數 ， (V單位為L)

  8. 若電解質未完全解離，其解離度為α，則: 定義當量電導Λ(equvalentconductance): (單位為 ) 由 ，可視Λ為一莫耳的溶液，至於相距1cm的兩平行電極間所具有的電導。

  9. 強電解質 • 濃度趨於無限稀薄，α→ 1，Λ趨近定值Λ0。 • 從理論可得： • 所以強電解質Λ0可由Λ和C的關係得到，濃度趨於無限稀時，離子間作用力小，可把電導分開看成陰、陽離子的貢獻度：

  10. 弱電解質 • 濃度趨於無限稀薄，Λ趨近定值Λ0，但Λ會隨C作變化，所以弱電解質的Λ0是以強電解質的Λ0為準而獲得。 • 弱電解質離子很少，離子間作用力小(Ua、Ub與濃度無關) ，由 可得： • Λ實驗求得，Λ0由強電解質求得，由此關係可得解離度α

  11. 3.弱電解質的解離常數 • 以CH3COOH為例，解離平衡： • 當解離度為α時 • C 0 0 (反應前) • C(1-α) +Cα +Cα (反應後) • 所以

  12. 儀器 • 1.惠斯登電橋(Wheatstone Bridge) • 電路圖如下︰

  13. 利用克希荷夫電流定律計算通過B和D的電流 • 利用克希荷夫電壓定律計算ABD和BCD的電壓

  14. 當電橋達平衡， 。方程式可寫成： • 兩式相除，整理後，得： • 又 ， 。所以

  15. 藥品 • Conductivity water 導電度低到不會干擾到實驗的水。 • 處理方法︰ 利用加熱去除一般水之中的CO2或利用離子交換去除水中離子。 • 0.02MKCl • 0.02M HCl溶液、0.05M CH3COOH溶液

  16. 實驗步驟 • 配置溶液 • 配置0.02MKCl連續稀釋致1/4濃度的溶液 • 配置0.05N CH3COOH 與 KCl同上

  17. 溶液注滿sample cell 置於恆溫槽3分鐘 • 以避免溫度造成的解離變化

  18. 利用惠斯登電橋分別測定0.02MHCl0.02MKCl0.05MCH3COOH電阻利用惠斯登電橋分別測定0.02MHCl0.02MKCl0.05MCH3COOH電阻 • 利用可變電阻調整使得電解液的電阻等於可變電阻

  19. 儀器配置

  20. 操作 • 利用示波器輸出電流轉變成正弦函數值其電壓會和振幅成正比 • 可變電阻

  21. 示波器

  22. 數據處理 • 目的 (計算R、L、Λ、 ) • 利用0.02NKCl計算sample cell and cell constant • 利用Λ對√c 做圖

  23. / L = K • R = 1 / L • = L * K • Λ = 1000 * / C

  24. 作圖

  25. 數據計算 • 公式解 • 利用做圖

  26. 計算弱電解質

  27. 公式解 • Kc = Cα2/1-α • α = Λ/Λ0 • Kc = CΛ2/[Λ0 (Λ0 - Λ)] • 1/Λ = 1/Λ0+CΛ/(KcΛ02)

  28. 參考資料 • http://books.google.com.tw/books?id=OvL8zHD-B2AC&pg=PA18&lpg=PA18&dq=%E9%9B%BB%E5%B0%8E%E5%92%8C%E5%BC%B1%E9%9B%BB%E8%A7%A3%E8%B3%AA%E7%9A%84%E9%97%9C%E4%BF%82&source=bl&ots=tUxvwdv9aQ&sig=hDPTBOioukh_As2Mn1qrpNoAUXk&hl=zh-TW&ei=g693TZeOKIS6vQOckZjkBQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=5&ved=0CDcQ6AEwBDgK#v=onepage&q=%E9%9B%BB%E5%B0%8E%E5%92%8C%E5%BC%B1%E9%9B%BB%E8%A7%A3%E8%B3%AA%E7%9A%84%E9%97%9C%E4%BF%82&f=false • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%83%A0%E6%96%AF%E7%99%BB%E6%A9%8B • E. J. King, ” Qualitative Analysis and Electrolytic Solutions “ , P93-99

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