Exp7 水溶液的電導度

49712073 吳欣霖49712034 莊雅婷

目的： 1. 利用 Wheatstone bridge 測量電解質水溶液之電導度 2. 觀察強、弱電解質間和電解質濃度高低差之電導度

原理：• Conductance 電導 (L) ： L=1/R• Ohm’s Law ： R=V/I

• l (cm) ：兩電極間的距離

• Specific Conductance( 比電導 )

• Cell constant ：

AlRR /

lALL /

KLLAlK /

L

L

• 水溶液電導• E ：電場強度 A+、 B+ ：溶液中含兩種離子• n ：單位體積粒子數 C ：體積莫爾濃度 A ：截面積 F ：法拉第常數 (96500 庫倫 / 莫耳 )

α ：解離度 在溶液中離子 A+、 B+ 個別速度： VA、 VB

• (en=Q/m3 、 CF=Q/l )

•

•

AVVenLV

AVVenR

V

AVVenIdtdQI

AdtVVendQA

lK

KLL

RL

E

ViU

IRV

ba

ba

ba

ba

i

)(

)(

)(/

)(

1

1000/)(

1000/)(

)(

)()(

)(/

)(/

ba

ba

ba

baba

ba

ba

UUCFL

UUCFL

UUenL

VVE

enVV

V

lenL

AVVenlVAL

AVVenKVL

• Equivalent conductance Λ ( 單位： mho m2 mole-1)

• 當強電解質濃度∞稀時 , α1, 此時 Λ Λo

• Λ= Λo (1-β )

• 當濃度 ∞ 稀時 , 離子間作用力↓ , 可將電導分成陰、陽離子的貢獻

Λ=(λo＋ ＋ λo

－ )

)(

/1000

ba UUF

CL

1000/)( ba UUCFL 代入

C

• 若為弱電解質 , 當濃度濃度∞稀時 , Λ Λo ,但 Λ 會隨濃度產生巨大的變化 , 很難決定弱電解質的 Λo 所以若電解質的 Λo 以強電解質的 Λo

為準。

• 很弱的電解質可解離的離子很少 , 離子間作用力非常小 , 因此 Ua、 Ub 可視為與濃度無關。

α Λ/Λo

儀器 ---Wheatstone Bridge

•

•

當電橋平衡時， Ig = 0 ，通過 BD 電流=0

兩式相除，並整理

I3 = Ix且 I1 = I2

321 RRRRX

• 示波器• 原理：利用陰極射出的電子被外加訊號造成的電場所偏斜，• 而在螢光幕上顯示出訊號的波形。示波器可用來測量交流訊

號的波形、頻率、振幅。

• 可變電阻

• 電流供應器

• 藥品• Conductivity water ( 蒸餾水 )

• 1. 導電度必須非常低• 2. 平常的蒸餾水含 CO2 會使導電度↑可利用加熱法或離子交換法等

除去 CO2 。• 3. conductivity water 須先沖洗 cell 然後注滿。• 4. 測 cell 內的電阻值 , 須＞ 1.3x106 Ω

化學式 MW bp(℃)

mp(℃)

d

KCl 74.5 776 1.99

HCl 36.46 110 -27.32 1.18

CHCOOH 60.05 118 16.5 1.27

• 實驗步驟1. 蒸餾水清洗樣品槽數次→注滿蒸餾水

2.(a) 配置 0.02N 100mL KCl : → 5×10-3 N : 取 25ml 0.02N 稀釋至 100ml → 1.25 × 10-3 N : 取 25ml 5×10-3 N 稀釋至

100ml (b) 配置 0.05N 100ml CH3 COOH

→1.25 ×10 -2 N : 取 25ml 0.05N 稀釋至 100ml → 3.125 × 10-3 N : 取 25ml 1.25 ×10 -2 N 稀釋至 100ml

→7.813 × 10-4 N : 取 25ml 3.125 × 10-3 N 稀釋至 100ml

3. 上述配置溶液注滿樣品槽 → 置恆溫槽中至少 3mins(25℃) → 測電阻 → 蒸餾水洗淨 → 測下組溶液 ( 由低濃度至高濃度 )

4.以HCl、 CH3COOK 重覆實驗 ( 稀釋濃度至 10-3 N)

• 數據計算1. 計算 Cell constant(K):

=

2. 計算所有溶液

L

L

A

l

l

ALL

A

lK

R1

10768.2 3

值和L

LLAlK //

C

L

R

1000KLL

1L

LLR 得由已知

KCl (HCl) R

0.02N

5×10-3 N

1.25 × 10-3 N

CH3COOH(CH3COOK)

R

0.05N

1.25 ×10 -2 N

3.125 × 10-3 N

7.813 × 10-4 N

L

L

0

3

0C

:CHHCKC 3.

值的外插求、、 COOKll

)hom( 12 molem

(c)

(d)

:COOHCH30 值的計算和由實驗數據

Kc0

求出解離常數再用

02

).(4

%100

值和由外插得到的點的第實驗值的表格理論值理論值理論值實驗值

實驗誤差

b

5. CH3COOH 的另一種算法 :

+)

------------------------------

AcHHAc ⇄

CC

C0

C0

1)1(

222

C

C

CKc

0

又

)(1 00

2

0

0

20

2

0

20

2

C

CCKc

)1( C C C

)(K

00

2

C

c故

↓

200

20

2

0

20

20

200

11

1

)(

20

Kc

C

Kc

C

CKcKc

CKc

Kc

同除

同除

　分母乘到左方

c

Kc

CKc

C

K

1

1

1111

0

200

020

和即可求得

的直線，斜率得截距

作圖對以

• 參考資料• 物化實驗課本• 維基百科• 圖解物理化學實驗 郭偉明著