离子迁移数的测定——界面法
实验者:杨岳洋同组实验者:张知行学号:2015012012班级:材54实验日期:2016年9月19日
助教:袁倩
1引言1.1实验目的
(1)采用界面法测定H的迁移数。
(2)掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。
1.2实验原理及公式
本实验采用的是界面法,以镉离子作为指示离子,测某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁移数。(1)当电流通过电解电池的电解质溶液时,两极发生化学变化,溶液中阳离子和阴离子分别向阴极和阳极迁移。假若两种离子传递的电荷量分别为q和q,通过的总电荷量为
Qqq
每种离子传递的电荷量和总电荷量之比,称为离子迁移数。阴、阳离子的离子迁移数分别为>>>>
t
qq
,>>>>tQQ
且tt1
在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中,t和t各为所有阴、阳离子迁移数的总和。一般增加某种离子的浓度,则该离子传递电荷量的百分数增加离子迁移数也所制增加。但是对于仅含一种电解质的溶液,浓度改变使离子间的引力场改变,离子迁移数也会改变,但是变化的大小与正负因不同物质而异。
温度改变,迁移数也会发生变化,一般温度升高时,t和t的差别减小。
(2)在一截面均匀垂直放置的迁移管中,充满HCl溶液,通以电流,当有电荷量为Q的电
tQ当量的H通过界面向上走,tQ当量的Cl通过界面往下行。流通过每个静止的截面时,
-
假定在管的下部某处存在一个界面(aa),在该界面以下没有H,而被其他的正离子(例如Cd
2
)取代,则此界面将随着H往上迁移而移动,界面的位置可通过界面上下溶液性
质的差异而测定。例如,利用pH的不同指示剂显示颜色不同,测出界面。在正常条件下,界面保持清晰,界面以上的一段溶液保持均匀,H往上迁移的平均速率,等于界面形成界面向上移动的速率。在某通电的时间t内,界面扫过的体积为V,H输送电荷的数量为该体积中H带电的总数,即
qVCF
式中:C为H的浓度,F为法拉第常数,电荷量常以库[仑](C)表示。(3)界面保持清晰的原理:
Cd阳极上Cd氧化,进入溶液生成CdCl2,逐渐顶替HCl溶液,CdCl2与HCl不相混合,因为
Cd2淌度(u)较小,即UCd2UH,因此形成界面。
由于溶液为电中性,离子移动速率相等,即vCd2>>>>