Conductivity

ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LY •

Tài liệu học tập Tập bài giảng Hoá lý và hoá keo (Nguyễn Hữu Phú-Nhà xuất bản KHKT) Physical Pharmacy

DUNG DỊCH ĐIỆN LY •

Đã được học Thuyết điện ly Arrhenius Hằng số điện ly Ki, độ điện ly α pH, TST vv… Hệ số đẳng trương Van’t Hoff

Chưa được học

MỤC TIÊU HỌC TẬP •

Trình bày được Các đại lượng độ dẫn: κ; λ; λ +; λ Cách xác định κ; λ; λ +; λ Ứng dụng của phương pháp phân tích độ dẫn

HAI LOẠI VẬT DẪN •

Hai loại vật dẫn: Bản chất dòng điện Khả năng dẫn điện Ảnh hưởng của nhiệt độ Sự thay đổi bản chất

I-ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY

1 L= R ĐƠN VỊ: Ω -1.cm-1 = S. cm-1

PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ DẪN

S cm2

l cm

Phương pháp đo độ dẫn B R1

R

3

A

C

G R

Rx

2

D

II. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỘ DẪN ĐIỆN – Độ dẫn điện riêng κ – Độ dẫn điện đương lượng: λ – Độ dẫn điện mol: λ – Độ dẫn điện độc lập của ion λ +; λ -

2.1. ĐỘ DẪN ĐIỆN RIÊNG κ

Định nghĩa, biểu thức Các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố ảnh hưởng đến κ κ (Ω -1cm-1)

HCl H2SO4 KOH NaOH LiCl2 CuSO4 CH3COOH

C

κCh

1  = ⋅ R Ch S

2.2. ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐƯƠNG LƯỢNG λ

Định nghĩa, biểu thức Các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố ảnh hưởng đến λ λ (S.cm2.d lg-1 HCl

KOH KCl CH3COOH C

Nång ®é ®­ ¬ng l­îng cña dung dÞch

NaCl

KCl

NaI

KI

HCl

AgNO3

CaCl2

CH3COONa

CH3COOH

~0,0000

126, 149, 126, 150, 426, 133, 135, 5 9 9 3 1 4 8

90,1

(390,6 )

0,0005

124, 147, 125, 5 8 4

-

422, 131, 131, 7 4 9

89,2

67,7

0,001

123, 146, 124, 7 9 3

-

421, 130, 130, 4 5 4

88,5

49,2

0,005

120, 143, 121, 144, 415, 127, 124, 6 5 3 4 8 2 2

85,7

22,9

0,01

118, 141, 119, 142, 412, 124, 120, 5 3 2 2 0 8 4

83,8

16,3

0,02

115, 138, 116, 139, 407, 121, 115, 8 3 7 5 2 4 6

81,2

11,6

0,05

111, 133, 112, 135, 399, 115, 108, 1 4 8 0 1 2 5

76,9

7,4

0,10

106, 129, 108, 131, 391, 109, 102, 7 0 8 1 3 1 5

72,8

5,2

Cách xác định λ ∞ Xác định λ tại vài điểm có nồng độ lân cận 0. Vẽ đồ thị λ − C sau đó ngoại suy ra giá trị λ ∞ C.10-4:

0,5

1,0

1,5

2,0

λ(S.cm2):

λ1

λ2

λ3

λ4

Cách ngoại suy xác định λ ∞ λ λ∞ λ1 λ2 λ3 λ4 |

|

|

|

0,5

1,0

1,5

2,0

C 10-4

Ví dụ C(mol/l)

0,0005

0,001

0,005

0,01

κ(µS.cm1 )

211,35

421,4

2079

4120

λ

422,7

421,4

415,8

412

C

0,0224

0,0316

0,0707

0,1000

Ví dụ 430 428 426 424 422 420 418 416 414 412 410 0.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0.1000

0.1200

2.3. ĐỘ DẪN ĐIỆN MOL: λ 1000 λ= ⋅κ CM

Mν + Aν − → ν + .M

Z+

λ

λ= νi .Z i

+ν − . A

Z−

2.4. ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐỘC LẬP CỦA ION Dữ kiện bài toán: –

Z+ Z− M A → ν . M + ν . A Chất điện ly: ν+ ν− + −

–

Nồng độ ban đầu C(mol/l), độ phân ly α.

–

Tiết diện ống S cm2, khoảng cách giữa hai lá điện cực là l cm. Hiệu điện thế E von. (Hình 6-6)

–

Vận tốc của cation: U(+) cm/s

–

Vận tốc của anion: U(-) cm/s

2.4. ĐỘ DẪN ĐIỆN ĐỘC LẬP CỦA ION •

Trong thời gian 1 giây: –

Số mol cation đã di chuyển qua S?

–

Số lượng cation đã di chuyển qua S?

–

Điện lượng do cation vận chuyển qua S?

–

Tổng điện lượng qua S?

–

Khái niệm độ dẫn điện độc lập ion?

Linh độ và độ dẫn điện độc lập của một số ion ở 25oC Cation

Anion

Ion

λ + (S.cm2)

U+0 cm2/s.V

Ion

λ - (S.cm2)

U-0 cm2/s.V

H+

349,81

36,30

OH-

198,30

20,06

Li+

38,68

4,01

F-

55,40

5,74

Na+

50,10

5,19

Cl-

76,35

7,91

K+

73,50

7,62

Br-

78,14

8,10

Rb+

77,81

8,06

I-

76,88

7,97

Cs+

77,26

8,01

NO3-

71,46

7,41

NH4+

73,50

7,62

HCO3-

44,50

4,61

1/2Mg2+

53,05

5,50

CH3COO-

40,90

4,24

1/2Ca2+

59,50

6,17

SO42-

80,02

8,29

1/2Ba2+

63,63

6,59

1/2Cu2+

53,60

5,56

Miền anot

Miền TG

Miền catot

+ + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + - - - - - - - - - -

IV. ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ DẪN ĐIỆN Chuẩn độ đo độ dẫn Xác định độ tan của muối khó tan Xác định độ điện ly và hằng số điện ly của chất điện ly yêú

4.1. Chuẩn độ đo độ dẫn Nguyên tắc: –

Nhỏ dần dung dịch chuẩn vào dung dịch cần xác định nồng độ. Đồng thời theo dõi độ dẫn điện của hệ

–

Biến thiên độ dẫn gây ra bởi sự thay thế ion này bằng ion khác có linh độ khác nhau

–

Lập đồ thị biểu diễn: Vdung dịch chuẩn thêm vào-độ dẫn điện => điểm tương đương (là điểm gãy khúc trên đồ thị)

Ví dụ 1: κ(S.cm-1)

x x

x

x x

x

x

Vt­¬ng ®­¬ng

VNaOH

Ví dụ 2: Định lượng đồng thời hỗn hợp HCl và CH3COOH trong dung dịch bằng NaOH có nồng độ đã biết κ(S.cm-1)

x

x

x

x x x

x

Vtd1

x

x

Vtd2

VNaOH

Ví dụ 3: Định phân acid yếu H3BO3 bằng NaOH theo phương trình: H3BO3 + NaOH  Na+BO2- + H2O (HBO2.H2O) Vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa κ VNaOH của đường định phân trên?

Ví dụ 3: κ(S.cm-1)

Vt­¬ng ®­¬ng

VNaOH

4.2. Xác định độ tan của muối khó tan Nguyên tắc: Tạo dung dịch bão hoà của muối khó tan Đo độ dẫn điện riêng của muối khó tan trong dung dịch bão hoà.

1000 λ= k S 1000.k 1000.k S = = λ∞ λ+ + λ−

4.3. Xác định độ điện ly α và hằng số điện ly Ki Nguyên tắc: – Pha một dãy dung dịch chất điện ly có nồng độ ban đầu khác nhau – Đo độ dẫn điện riêng của mỗi dung dịch, sau đó tính ra độ dẫn điện đương lượng. – Tính α và Ki

VÝ dô: X¸c ®Þnh ®é ®iÖn ly α vµ h»ng sè ®iÖn ly cña acid CH3COOH (λ ∞ λ =390,6) κ(S.cm-1) (S.cm2.dlg-1) α Ki.10-5 C1 (0,025M)

255.10-6

10,20

0,02611

1,758

C2 (0,05M)

363.10-6

7,26

0,01858

1,761

C3 (0,1M)

515.10-6

5,15

0,01318

1,757

C4 (0,2M)

730.10-6

3,65

0,00934

1,763