余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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电解质溶液电导率、摩尔电导率与浓度的关系

已有 13462 次阅读 2023-4-16 17:49 |系统分类:教学心得

        本文拟介绍一定体积电解质溶液的电导率(k)、摩尔电导率(λm)与浓度的关系,供参考.

  1. 欧姆定律

    一定体积电解质溶液的电阻遵守欧姆定律,即:R=ρ·l/A       (1)

    式(1)中R代表电解质溶液的电阻;ρ代表电阻率;l代表电导池长度;A代表电导池的横截面积.

    令:电导池常数kcell=A/  (2)

      式(1)左右两边均取倒数,则:1/R=1/ρ·(A/l)       (3)

      令:电导   G=1/R           (4)

             电导率 k=1/ρ           (5)

      将式(2)、(4)及(5)分别代入式(3)可得:

      G=k·kcell           (6)

      式(6)也可称为电解质溶液的欧姆定律

      式(6)显示:电解质溶液的电导率k越大,则电导G越大,电解质溶液的导电性能越强.

      电导池常数kcell,是由电导池尺寸决定,对于确定的电导池,其值固定.

      通常情况下,盛装于电导池的电解质溶液的电导G(或电阻R),可采用惠斯通电桥法测得.

 2. 摩尔电导率

     电导池内单位浓度电解质溶液所拥有的电导率,被称为电解质溶液的摩尔电导率(λm),可表示为:

      λm=k/c        (7)

     式(7)中k为电解质溶液的电导率;c为电解质溶液的摩尔浓度.

 2.1 电导率(k)与浓度关系

       电解质溶液电导率(k)与浓度关系[1]参见如下图1.

image.png                                                  

                                图1. 电解质溶液电导率与浓度关系示意图  

        图1显示:对于强电解质KCl、KOH及H2SO4,随着浓度增大,溶液离子数目增多,导电性能增强,电导率(k)增大;当浓度增加到一定值后,增大浓度,离子间相互作用力大,溶液电导率反而减小;对于弱电解质HOAc,浓度增大,HOAc的解离度减小,电导率(k)基本不变.

 2.2 摩尔电导率(λm)与浓度的关系

     电解质溶液摩尔电导率(λm)与浓度的关系参见如下图2.

image.png

                                             图2. 电解质溶液摩尔电导率(λm)与浓度的关系示意图 

       图2显示,随着强电解质HCl、H2SO4及KCl浓度增加,摩尔电导率均减小;对于弱电解质HOAc,摩尔电导率下降至一定值后,继续增加HOAc的浓度,摩尔电导率(λm)基本维持不变.

3. 结论

⑴体积恒定前提下,单位浓度电解质溶液所拥有的电导率称为摩尔电导率,记为:λm=k/c ;

⑵对于强电解质,通常情况下,增加浓度,溶液离子数增多,电导率(k)增大,摩尔电导率(λm)减小.

参考文献

[1]沈文霞. 物理化学核心教程(第二版).北京:科学出版社, 2009:294-295.




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