离子迁移数的测定-文档资料

三、仪器和试剂
LQY 离子迁移数测定装置（南京桑力电子设备厂） 秒表 迁移管 铜丝 铁架台 滴管 2个 50mL烧杯 2个 吸耳球 Cd 电极 Ag 电极
HCl
HCl 甲基紫(或甲基橙)
0.085（或0.1000) mol· dm-3
0.0425 mol· dm-3
三、仪器和试剂
界面移动法测定迁移数一般线路图 1.毫安表 2.开关 3.电源 4.可变电阻 5.Ag电极 6.HCl 7.CdCl2 8.Cd电极
2
vCd 2 vH
(6)
二、实验原理
由此可得：
U Cd 2 dE' dE UH dL dL dE' dE dL dL (7 ) (8)
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 CdCl2溶液层。它就不仅比Cd2+迁移得快，而且比界面上的H+也 要快，能赶回到HCl层。同样若任何Cd2+进入低电位梯度HCl溶 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。
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。
rB U B dE dl ( 4)
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
298.15K不同浓度水溶液中正离子的迁移数
二、实验原理
一般仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离 子间的作用强度改变，离子迁移数也发生变化。 如在较浓的溶液中，离子相互引力较大，正负 离子的迁移速度均减慢。若正负离子的价数相 同，则所受的影响也大致相同。迁移数的变化 不大。若价数不同，则价数大的离子的迁移数 减小比较明显。 温度改变对离子的迁移也有影响。一般当 温度升高时，正负离子的速率均加快，两者的 迁移数趋于相等，而外加电压大小一般不影响 迁移数
z
迁移管中的电位梯度
z
二、实验原理
据定义有：
t M z cVF Q (5)
式中：F为法拉第常数； c为1/z Mz+ 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 UCd U H 。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，
四、实验步骤
(1)在一只小烧杯中倒入0.0425 mol dm-3盐酸, 加入少许甲基紫，使 溶液呈蓝色。并用少许该溶液洗涤迁移管2-3次后，将溶液装满截 面均匀的迁移管，用滤纸擦净迁移管外面，并插入Ag电极。 （2）按上图接好线路，Cd作正极、 Ag作负极，注意先把仪器的电流 粗调和电流细调沿逆时针方向旋到最小，再打开电源。此时仪器输 出电压显示接近零，否则立即关闭电源，检查迁移管中是否有气泡 或线路是否接好。 （3）用电流细调调节电流为2.00mA，迁移管中会出现紫色界面，当 其超过橡胶管的高度后，如界面清晰，应尽快开始开动秒表计时， 每0.020mL记录一次时间，一直到紫色界面迁移0.200mL后，停止 计时，将电流细调逆时针旋到最小，关闭电源，再取下电极夹。倒 出溶液，重复一次。 （4）改变盐酸浓度，改变电流，测两次。 （5）洗净迁移管、烧杯等。
二、实验原理
文献表明，也有人认为质子在水中形成了 H9O4 ，即水合质子通过 氢键与三个水分子结合在一起。
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 于OH-以相反的方向运动。
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 M ' 为指示阳离子。为 Mz+为欲测的阳离子， 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， tM 为Mz+的迁移数。
Q q q
t q / Q t q / Q
(1)
二、实验原理
显然
t t 1
(2)
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:
I B QB UB tB I Q U B
B
(3)
二Байду номын сангаас实验原理
离子迁移数的测定
界面移动法
一、实验目的
1、掌握界面移动法测定离子迁移数的原理 和方法 2、掌握LQY离子迁移数测定装置的使用 3、加深对电解质溶液有关概念的理解
二、实验原理
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
(a)
(b)
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）