离子迁移数的测定.ppt

离子迁移数的测定界面移动法掌握界面移动法测定离子迁移数的原理和方法加深对电解质溶液有关概念的理解掌握LQY离子迁移数测定装置的使用010203一、实验目的当电流通过含有电解质的电解池时，经过导线的电流是由电子传递，而溶液中的电流则由离子传递。如溶液中无带电离子，该电路就无法导通电流。已知溶液中的电流是借助阴、阳离子的移动而通过溶液。由于离子本身的大小、溶液对离子移动时的阻碍及溶液中其余离子的作用力等诸多因素，使阴、阳离子各自的移动速率不同，从而各自所携带的电荷量也不相同。由某种离子迁移的电荷量与通过溶液的总电荷量（Q）之比称为该离子的迁移数。而上式中q-和q+分别是阴、阳离子各自迁移的电荷量。阴、阳离子的迁移数分别为二、实验原理AB当电解质溶液中含有数种不同的阴、阳离子时，t-和t+分别为所有阴、阳离子迁移数的总和。对只含一种电解质的溶液:显然二、实验原理离子在电场中运动的速率除了与离子本性（包括离子半径、离子水合程度、所带电荷以及溶剂性质（如黏度）有关以外，还与电场的电位梯度dE/dl有关。显然电位梯度越大，推动离子运动的电场力也越大。UB相当于单位电位梯度时离子B的运动速率，称为离子迁移率（又称为离子淌度）。二、实验原理二、实验原理H+和OH-表现出很高的淌度。这是由于在通常的溶剂中的离子移动之外附加了跳跃机理。来自水合质子的氢离子可以跳跃到临近的水分子，这是一个与水合氢离子在溶液中运动有相同效果的过程。有人认为在水溶液中单个的溶剂质子化的传导实际通过一种质子传递机理，即Grotthuss机理，而并不是质子本身从溶液的一端迁向另一端。因为质子可以在水分子间转移，所以质子从一个水分子传给另一个水分子，电流就很快沿着氢键传导，而分子的排列形式从（a）到（b）。以（b）排列方式的分子必须翻转，回复到（a）的排列状态才能接受（或释放）质子，故电导率的大小取决于水分子的翻转速度。（a）（b）文献表明，也有人认为质子在水中形成了，即水合质子通过1氢键与三个水分子结合在一起。2氢氧根离子的高淌度是由于从水分子转移一个质子到OH-，相当3于OH-以相反的方向运动。4二、实验原理二、实验原理利用界面移动法测迁移数的实验,可分为两类:一类是使用两种指示离子，造成两个界面：另一类是只用一种指示离子，有一个界面，近年来这种方法已经代替了第一类方法。所使用的两种电解质必须具有同一种离子。其原理如下：实验在如图所示的迁移管中进行。设Mz+为欲测的阳离子，为指示阳离子。为了保持界面清晰，防止由于重力而产生搅动作用，应将密度大的溶液放在下面。当有电流通过溶液时，阳离子向阴极迁移，原来的界面aa’上移，经过一定时间到达bb’。设V为aa’和bb’间的体积，为Mz+的迁移数。迁移管中的电位梯度0102二、实验原理据定义有：式中：F为法拉第常数；c为1/zMz+的物质的量浓度；Q为通过溶液的总电量；V为界面移动的体积，可用称量充满aa’和bb’间的水的质量校正之。本实验用Cd2+作为指示离子，测定两种HCl中H+的迁移数。因为Cd2+淌度（U）较小，即。在上面的实验装置中，通电时，H+向上迁移，Cl-向下迁移，在Cd阳极上Cd氧化，进入溶液生成CdCl2，逐渐顶替HCl，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任一截面都不会中断传递电流，H+迁移走后的区域，Cd2+紧紧地跟上，离子的移动速度（v）是相等的，要快，能赶回到HCl层。同样若任何Cd2+进入低电位梯度HCl溶即在CdCl2溶液中电位梯度是较大的，因此若H+因扩散作用落入液，它就要减速，一直到它们重又落后于H+为止，这样界面在通电过程中保持清晰。CdCl2溶液层。它就不仅比Cd2+迁移得快，而且比界面上的H+也由此可得：二、实验原理二、实验