實驗七 水溶液的電導度

第七組組員 : 49912016 謝汶珊 49912017 李怡萱

組員分工

謝汶珊 實驗目的、實驗原理及公式推導

李怡萱 儀器、步驟、作圖及數據處理

實驗目的

•以惠斯登電橋 (Wheatstone Bridge) 測電解質水溶液的導電度。•了解強電解質和弱電解質的導電行為。

實驗原理電導 (Conductance) ， L

• 遵守歐姆定律• 通過的電流 所加的電壓• 電導 = 單位 : ，

一般情形下 ( 導電 )

均質且導電方向的截面積不變

比電導 (Specific Conductance)

電池常數

K=𝑙𝐴→𝐿=KL 𝐿=𝐿

𝐴𝑙→𝐿=𝐿

𝑙𝐴→𝐿=𝐾𝐿

水溶液電導

• 導電→離子移動所造成的。• 假設溶液中有兩種離子，在時間內通過的電量為 dQ

•

→ 的速度 → 的速度 n → 單位體積的粒子數

e → 一個電子的帶電量 A → 截面積

公式推導

I=e×n (𝑉 𝑎+𝑉 𝑏) 𝐴𝐿=𝐿𝐾=𝐿𝑙𝐴

=1𝑅

𝑙𝐴

=𝐼𝑉

𝑙𝐴

¿1𝑉 [𝑒×𝑛 (𝑉 𝑎+𝑉 𝑏) 𝐴 ]× 𝑙

𝐴

¿𝑙𝑉 [𝑒×𝑛 (𝑉 𝑎+𝑉 𝑏) ]

¿1𝐸 [𝑒×𝑛 (𝐸𝑈𝑎+𝐸𝑈𝑏) ]

¿e ×n (𝑈𝑎+𝑈 𝑏)

¿e ×𝑁 0×𝑛𝑁 0

(𝑈𝑎+𝑈𝑏 )

¿F×C (𝑈𝑎+𝑈𝑏 )

1000

未完全解離• 解離度為

定義當量電導 Λ ( equivalent conductance )

𝛬=1000 𝐿𝐶→𝐿= 𝐶 𝛬

1000=𝛼𝐶𝐹 (𝑈𝑎+𝑈𝑏)

1000

→ 單位 :

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。

強電解質與弱電解質的導電行為

強電解質

• 濃度趨於無限稀時 →

• 濃度趨於無限稀時 ，離子間相互作用很小

→ 電導的貢獻分成 cation & anion

𝛬=𝛬0 (1− 𝛽√𝐶 )

)( 00

弱電解質

• 濃度趨於無限稀時，

But!!! 不易決定弱電解質的

通常以強電解質的

𝛬0 (𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 )=0 (𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂− )+0 ¿

¿ 0 (𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂−)+0 ¿

¿ 𝛬0 (𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐾 )+ 𝛬0 (𝐻𝐶𝑙 )− 𝛬0 (𝐾𝐶𝑙 )

)( 00

C𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝐻→𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂−+𝐻+¿¿

• 弱電解質的解離離子很少，故離子間作用力很小。

和濃度無關 α ≈𝛬𝛬0

由實驗測得，強電解質的數據求得 → 得解離度

𝛬𝛬0

=𝛼𝐹 (𝑈𝑎+𝑈𝑏)𝐹 (𝑈𝑎+𝑈𝑏 )

弱電解質的解離常數

為例，解離平衡 :

C𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝐻→𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂−+𝐻+¿¿

1−α α  

𝐾 𝑐=¿ ¿

解離度為

儀器：1. 惠斯登電橋 (Wheatstone Bridge) ：

當 R1‧RX = R2‧R3 時BD 間的電流為 0

※ 本實驗使用交流電

需同時按住

2. 示波器：

本實驗中用於觀察交流電的振幅變化

調波的位置

調波的振幅

3. 可變電阻：

千位 百位 十位 個位

電源供應器

裝置連接圖

※ 電極使用前需先用砂紙磨亮

藥品：1. Conductivity  water2. 0.02M  KCl (100ml)3. 0.02M  HCl (100ml)4. 0.02M  CH3COOK (100ml)5. 0.05M  CH3COOH (100ml)

分子量 (g/mol) 密度 (             ) 熔點 ( )℃ 沸點 ( )℃

HCl 36.46 1.18 -27.32 110

KCl 74.551 1.987 776 1420

98.15 1.57 292

60.05 1.049 16.5 118.5

步驟：

1. 配置溶液：     KCl ： 0.02M → 0.005M → 0.00125M     HCl ： 0.02M → 0.005M → 0.00125M     CH3COOK ： 0.02M → 0.005M → 0.00125M     CH3COOH ： 0.05M → 0.0125M → 0.003125M → 0.000178125M

※CH3COOH 需稀釋三次，其餘三種只須稀釋兩次

2. 測電阻值 ( 由低濃度到高濃度 )

數據處理：

R

1L

R LL KLL

C

L1000

由 0.02M KCl  的 R 和課本給的 求出L

電阻 R 電導 L 比電導 當量電導 K

0.02M 40 0.025 0.001661 83.03875 0.141421 0.066431

0.005M 143 0.006993 0.000465 92.91049 0.070711

0.00125M 554 0.001805 0.00012 95.92924 0.035355

L

KCl.HCl. 

對 作圖√𝐶

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.1675

80

85

90

95

100

f(x) = − 124.114830934075 x + 100.865111632501R² = 0.9884490027142

CH3COOK

當量

電導

𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝐾

√𝐶

由圖可知，當 C 趨近於 0 時，

有另外一種求法

解離常數

把 代入可得到

移項後可得

作圖可得斜率為 ，截距為

y=mx+b

即可求得、

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.215754217955486 x + 0.0106823930810625R² = 0.972306767297542

圖表標題

座標軸標題

座標軸標題

電阻 R 電導 L 比電導 當量電導

0.05M 144 0.006944 0.000461326 9.226528 0.223607 0.108383 0.461326

0.0125M 316 0.003165 0.000210225 16.81797 0.111803 0.05946 0.210225

0.003125M 770 0.001299 8.6274E-05 27.60769 0.055902 0.036222 0.086274

0.000781M 1200 0.000833 5.5359E-05 70.85973 0.027951 0.014112 0.055359

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻

1𝛬

𝐶 𝛬

截距 = 0.00107 = 可得 = 934.579

斜率 = 0.2158 = 把代入可得 =

參考資料• 物化實驗課本• http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%83%A0%E6%96%AF%E7%99%BB%E6%A9%8B

• https://www.google.com/search?q=%E6%83%A0%E6%96%AF%E7%99%BB%E9%9B%BB%E6%A9%8B&hl=zh-TW&rlz=1C1FDUM_enTW503TW503&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=96JAUY6gNsTMmgXXuIH4AQ&ved=0CFcQsAQ&biw=1366&bih=643#imgrc=_