Q+, i anion q



Pobieranie 13.66 Kb.
Data10.05.2016
Rozmiar13.66 Kb.
ĆWICZENIE Nr 44
OZNACZANIE LICZBY PRZENOSZENIA.
Cel ćwiczenia: wyznaczenie liczby przenoszenia Ag+ metodą Hittorfa.
Ładunek Q w roztworze elektrolitu jest przenoszony prze dwa rodzaje jonów, kationy i aniony. Wielkość ładunku przeniesionego przez każdy rodzaj jonów, kation q+, i anion q-, zależy od właściwości jonu, od jego ruchliwości. Liczbą przenoszenia jonu, tjon, nazywany jest stosunek ładunku przeniesionego przez dany rodzaj jonów qjon do całkowitego ładunku Q=qjon, który przepłynął przez roztwór. Dla roztworu zawierającego jeden elektrolit można napisać:

(1)

Ponieważ wielkość ładunku przeniesiona przez jeden rodzaj jonów qjon jest proporcjonalna do ruchliwości jonu ujon, liczbę przenoszenia tjon można zdefiniować jako:



(2)

Wykorzystując zależność pomiędzy przewodnictwem molowym jonu jon


i ruchliwością jonu można również napisać:

(3)

Do oznaczenia liczby przenoszenia wykorzystuje się zmiany składu roztworu w przestrzeniach przyelektrodowych, które są skutkiem przepływu ładunku przez roztwór. Na rysunku przedstawiono schematycznie przenoszenie ładunku podczas elektrolizy.




Jako przykład rozważmy elektrolizer zawierający srebrne elektrody, napełniony roztworem AgNO3. Podczas elektrolizy na srebrnej katodzie osadza się n+ moli srebra. Liczba ta, którą na rysunku obrazuje duża strzałka, zgodnie
z I prawem Faradaya jest proporcjonalna do całkowitego ładunku Q, który przepłynął przez roztwór, przy czym k jest równoważnikiem elektrochemicznym srebra.

(1)

Jednocześnie taka sama liczba moli srebra utlenia się na anodzie


i przechodzi do roztworu jako jony Ag+. Natomiast w roztworze ładunek jest przenoszony przez kationy i aniony i dlatego do przestrzeni przykatodowej wpływa mniejsza liczba moli jonów srebra n+, co obrazuje mniejsza strzałka. Liczba moli jonów srebrowych wpływających do przestrzeni przy elektrodzie jest proporcjonalna do ładunku przenoszonego przez jony dodatnie q+:

(2)

Z porównania zależności (1) i (2) wynika, iż stężenie roztworu w przestrzeni przykatodowej maleje:



(3)

a obserwowana zmiana stężenia kationów jest proporcjonalna do ładunku przeniesionego przez anion.



Jedną z metod umożliwiających wyznaczenie liczby przenoszenia jest metoda Hittorfa. Schemat układu pomiarowego pokazano na rysunku. Budowa aparatu Hittorfa (1) uniemożliwia wymieszanie roztworów z przestrzeni przyelektrodowych. Do zmierzenia całkowitego ładunku Q służy kulometr miedziowy (2), a układ zasilany jest prądem stałym ze źródła (3).



Wykonanie ćwiczenia.

  1. Środkową elektrodę kulometru miedziowego opłukać wodą destylowaną, dokładnie wysuszyć i zważyć na wadze analitycznej (mCu)1. Zważoną elektrodę umocować w kulometrze.

  2. Aparat Hittorfa przepłukać wodą destylowana, przepłukać roztworem AgNO3
    i napełnić roztworem AgNO3.

  3. Włączyć prostownik i przez dwie godziny przepuszczać prąd o natężeniu około 3,5mA. Kontrolować natężenie prądu co 10 min.

  4. Stężenie wyjściowego roztworu AgNO3 oznaczyć za pomocą miareczkowania konduktometrycznego strąceniowego. Dwie próbki, o objętości Vpr =10 ml każda, miareczkować rodankiem amonu o stężeniu cRA.

  5. Po zakończeniu elektrolizy roztwór z przestrzeni katodowej przelać do suchej, zważonej zlewki (mzl)1. Zlewkę zważyć (mzl)2. Z tego roztworu pobrać dwie próbki, po 10 ml każda, i oznaczyć stężenie AgNO3 przez miareczkowanie konduktometryczne rodankiem amonu.

  6. Środkową elektrodę kulometru miedziowego wyjąć, opłukać wodą destylowaną, wysuszyć i zważyć, (mCu)2.

Opracowanie wyników:

    1. Obliczyć całkowity ładunek, który przepłynął podczas elektrolizy:



    1. Obliczyć ubytek masy srebra w przestrzeni przykatodowej:



    1. Obliczyć ładunek przeniesiony przez aniony:



    1. Obliczyć liczby przenoszenia obu jonów.

    2. Porównać wyznaczone liczby przenoszenia obu jonów z granicznymi liczbami przenoszenia obliczonymi na podstawie granicznych przewodnictw molowych jonów, zgodnie z równaniem (3).


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna