电导、电导率和摩尔电导

1电导、电导率、摩尔电导率的定义电导的测定摩尔电导率与浓度的关系离子独立移动定律和离子的摩尔电导率电导测定的一些应用§7.3电导、电导率和摩尔电导率21.定义(1)电导（electriccondutance）电导是电阻的倒数1GR电导G与导体的截面积成正比，与长度成反比，即AGl§7.3电导、电导率和摩尔电导率单位：Ω-1或SlA3(2)电导率（electrolyticconductivity）电导率：比例系数，相当于单位长度、单位截面积导体的电导。单位：S∙m-1电导率为电阻率的倒数：AGl1lRA§7.3电导、电导率和摩尔电导率单位面积A单位长度l图7.3电导率示意图电解质溶液的κ：相距为1m,面积为1m2的两个平行板电极之间充满电解质溶液时的电导。(3)摩尔电导率Λm:cm/(单位为S.m2.mol-1)1mol电解质在电极间距1m的溶液中的导电能力：设浓度为c(mol/m3)6§7.3电导、电导率和摩尔电导率mc注意：摩尔电导率必须对应于溶液中含有1mol电解质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。为了防止混淆，必要时在后面要注明所取的基本质点。比如∧m(MgCl2)=0.0288S·m2·mol-1基本单元是MgCl2分子，即将含有1molMgCl2分子的电解质溶液置于相距1m平行电极之间时的电导。∧m(1/2MgCl2)=0.0144S·m2·mol-1基本单元是1/2MgCl2分子，即将含有1mol1/2MgCl2分子的电解质溶液置于相距1m平行电极之间时的电导。8(1)电导的测定I为交流电源，AB为均匀的滑线电阻，R1为电阻箱电阻，Rx待测电阻，T为检流计,R3、R4分别为AC、CB段的电阻，K为用以抵消电导池电容的可变电容器,2.电导、电导率的测定I1I2所要强调的是要用交流电源进行测定，不能用直流电源，否则将会由于不断的电极反应，改变溶液的浓度而改变电导值。当T＝0时：VAD=VAC,I1R1=I2R3VDB=VCB,I1Rx=I2R4431RRRRx134RRRRxI1I2接通电源后，选择一定的电阻R1，移动C点，使DC线路中无电流通过,电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。测得了电解质溶液的电导，便可进一步测定电解质溶液的电导率。(2).电导率的测定AlGlAG电极间距离电极截面积每个电导池l/A均为定值。令称为电导池系数cellcellKRKG1但电导池常数通过直接测量不易得到准确的结果，往往用已知电导率的标准电解质溶液（通常为一定浓度的KCl溶液）来间接测量。方法是将KCl溶液装入电导池，利用惠斯通电桥测定其电阻AlKClRAlKClGKCl)(1)()(已知测得可求∴)()(KClRKClKcellAlKcell例7.3.125℃时在一电导池中盛以浓度为0.02mol/dm3的KCl溶液，测得其电阻为82.4Ω。若在同一电导池中盛以浓度为0.0025mol/dm3的K2SO4溶液，测得其电阻为326.0Ω。已知25℃时0.02mol/dm3的KCl溶液的电导率为0.2768S/m。试求：(1)电导池常数；(2)0.0025mol/dm3的K2SO4溶液的电导率和摩尔电导率。解：(1)电导池常数Kcell=l/As=(KCl).R(KCl)=(0.276882.4)m-1=22.81m-1(2)0.0025mol/dm3的K2SO4溶液的电导率(K2SO4)=Kcell/R(K2SO4)=(22.81/326.0)Sm-1=0.06997Sm-10.0025mol/dm3的K2SO4的溶液的摩尔电导率m(K2SO4)=(K2SO4)/c=(0.06997/2.5)=0.02799S·m2·mol-1133.摩尔电导率与浓度的关系科尔劳施（Kohlrausch）根据实验结果得出结论：在很稀的溶液中，强电解质的摩尔电导率与其浓度的平方根成直线关系，即图7.7强电解质溶液摩尔电导率(mol·dm-3)1/2/cΛm/S·m2·mol-10.51.01.50.020.010.040.03HClNaOHAgNO3m将直线外推至c→0得到cΛΛAmmΛm无限稀释时的摩尔电导率A常数14弱电解质图7.8弱电解质溶液摩尔电导率(mol·dm-3)1/2/cΛm/S·m2·mol-10.51.01.50.020.010.040.03CH3COOHc随着浓度下降，m也缓慢升高，但变化不大。当溶液很稀时，m与不呈线性关系，当稀释到一定程度，m迅速升高。故其极限摩尔电导率Λm无法用外推法求得。（由后面讨论的离子独立运动定律解决Λm）4.离子独立运动定律和离子的摩尔电导率(1)科尔劳施离子独立运动定律25ºC时，一些电解质在无限稀释时的摩尔电导率的实验数据如下:21m(KCl)0.01499Smmol21m(LiCl)0.01150Smmol21m3(KNO)0.01450Smmol21m3(LiNO)0.01101SmmolKohlrausch发现：)LiNO()KNO()LiCl()KCl(33mmmm)LiNO()LiCl()KNO()KCl(33mmmm（1）具有相同阴离子的钾盐和锂盐的Λm之差为一常数，与阴离子的性质无关（2）具有相同阳离子的氯化物和硝酸盐的Λm之差为一常数，与阳离子的性质无关17在无限稀释溶液中，每种离子独立移动，不受其它离子影响，电解质的无限稀释摩尔电导率可认为是两种离子无限稀释摩尔电导率之和。离子独立运动定律由离子独立运动定律可得到如下几点结果：⑴（无限稀释）电解质溶液的∧m∞是阳、阴离子对∧m∞的贡献之和，即为离子极限摩尔电导率的加和值。若电解质为Cv+Av-，在无限稀释溶液中全部电离：zzvvCvCvAC则有,,mmmvvNaClMgCl2HAc)()(ClNammm,,2mmm)()(AcHmmm弱电解质亦全部电离v+，v-分别表示阳、阴离子的化学计量数。⑵在无限稀释溶液中，具有相同离子的不同电解质，该相同离子的∧m∞都相同。HClHAcHNO3∧m∞(H+)相同NaAcHAcKAc∧m∞(Ac-)相同P311的表列出了各种离子的极限摩尔电导率，利用离子独立运动定律，我们可方便的计算电解质溶液的∧m∞。对于强电解质，比如NaClcAmm①∧m∞由∧m~c½的直线外推②若已知∧m∞(Na+)、∧m∞(Cl-)，则∧m∞(NaCl)=∧m∞(Na+)+∧m∞(Cl-)离子独立运动定律∧m∞)()(AcHmmm①)]()()()()()([)()()(ClNaAcNaClHNaClNaAcHClmmmmmmmmmm②离子独立运动定律对于弱电解质，5.电导测定的应用(1)计算弱电解质的解离度及解离常数弱电解质部分电离，例如，醋酸：CH3COOH=H++CH3COO-解离前c00解离平衡时c(1-)ccmmΛΛO2O2OO/1/1/ccccccK由可求出m(=/c)查表、计算可得mΛ测电导可求得23(2)计算难溶盐的溶解度a.难溶盐饱和溶液的浓度极稀，可认为mm运用摩尔电导率的公式就可以求得难溶盐饱和溶液的浓度c。b.计算难溶盐电导率时水的电导率不能忽略，即cΛ)()(m难溶盐难溶盐cO)H()(2溶液（难溶盐）（溶液）-（水）例7.3.2根据电导的测定得出25℃时氯化银饱和水溶液的电导率为3.41×10-4S·m-1。已知同温度下配置此溶液所用的水的电导率为1.60×10-4S·m-1。试计算25℃时氯化银的溶解度。例：25℃，AgCl饱和水溶液已知：(溶液)，(H2O)求：溶解度c，及Ksp(AgCl)解：(AgCl)=(溶液)－(H2O))Cl()Ag()AgCl(mmmΛΛΛ难溶盐溶解度很小，mm22]Cl[]Ag[,mspmmmΛcKΛΛccΛOClOAgOspccccK//)()(3510309.1)()(dmmolClcAgc102510713.1)10309.1(OspK溶度积31dmmolcO习题：P3557.37.57.77.9