CWICZ_47.TXT

(12 KB) Pobierz
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     BADANIE ZALE˝NO—CI PRZEWODNICTWA 
     ELEKTRYCZNEGO ELEKTROLITŕW OD 
     TEMPERATURY 
     
     
     1) WIADOMO—CI TEORETYCZNE: 
     
          Do elektrolit˘w ( przewodnik˘w II klasy ) naleľĄ g˘wnie roz
     twory soli, kwas˘w i zasad w wodzie lub w innych rozpuszczalnikach 
     o duľej przenikliwoci elektrycznej. Elektrolitami sĄ substancje o 
     wiĄzaniach jonowych; grupy atom˘w o adunkach przeciwnego znaku 
     przyciĄgajĄ si© siĄmi kolumbowskimi. Jeľeli siy oddziaywania 
     mi©dzy jonami zostanĄ znacznie zmniejszone, to doprowadzi to do 
     zerwania wiĄzaä. Oboj©tne elektrycznie czĄsteczki ulegnĄ wtedy dy
     socjacji, czyli rozpadowi na swobodne jony, zdolne do przewodzenia 
     prĄdu. Przewodzenie prĄdu przez elektrolity - konduktancja jonowa 
     - jest zwiĄzana z transportem masy, bowiem nonikami prĄdu sĄ jony 
     o stosunkowo duľej masie. Jonami dodatnimi sĄ jony wodoru i meta
     li, a ujemnymi - jony reszt kwasowych i grup - OH. 
          Stopniem dysocjacji elektrolitu nazywamy stosunek liczby 
     czĄsteczek zdysocjowanych do og˘lnej liczby czĄsteczek rozpuszczo
     nych. Stopieä dysocjacji zaleľy od: 
                                        - temperatury; 
                                        - st©ľenia roztworu; 
                                        - rodzaju roztworu. 
          Z chwilĄ przyoľenia do elektrolitu zewn©trznego pola elek
     trycznego, tzn. z chwlĄ zanurzenia do roztworu dw˘ch elektrod po
     Ączonych ze «r˘dem napi©cia, na jony dziaajĄ siy elektryczne: 
     F=q*E Pod ich wpywem istniejĄce w roztworze kationy zmie
     rzajĄ do elektrody o potencjale niľszym ( katoda ), a aniony do 
     elektrody o potencjale wyľszym ( anody ). W elektrolicie nast©puje 
     uporzĄdkowany ruch adunk˘w elektrycznych, czyli pynie prĄd. Kie
     runek prĄdu jest kierunkiem ruchu adunk˘w dodatnich - kation˘w. 
     Do prĄdu tego dodaje si© prĄd pynĄcy w przeciwnym kierunku adun
     k˘w przeciwnego znaku - anion˘w. 
          Zjawisko przepywu prĄdu przez elektrolity wraz z towarzyszĄ
     cymi mu procesami chemicznymi nazywamy ELEKTROLIZ¤ 
     Podczas elektrolizy na katodzie powstajĄ produkty redukcji ( w 
     wyniku przyĄczania elektron˘w do jon˘w ), a na anodzie produkty 
     utleniania (na skutek utraty elektron˘w przez jony ). Opis ilo
     ciowy procesu elektrolizy dajĄ prawa FARADAYA: 
     
     I PRAWO FARADAYA - masa m substancji wydzielonej na kaľdej z elek
     trod podczas przepywu prĄdu o nat©ľeniu I przez elektrolit jest 
     wprost proporcjonalne doadunku elektrycznego q, kt˘ry w czasie t 
     przepynĄ przez elektrolit. 
             m=K*I*t     ;gdzie K - r˘wnowaľnik elektrochemiczny 
     
     II PRAWO FARADAYA - stosunek mas m1 i m2 r˘ľnych substancji wy
     dzielonych na elektrodach podczas przepywu jednakowych adunk˘w 
     elektrycznych r˘wna si© stosunkowi ich r˘wnowaľnik˘w chemicznych ( 
     iloraz masy atomowej pierwiastka przez wartociowo† ) R1 i R2: 
               m1/m2 = R1/R2 
     
     Z obu praw wynika: 
                    R1/K1 = R2/K2 = const. = F 
     gdzie F - jest staĄ FARADAYA ( Ladunek elektryczny potrZebny do 
     wydzielania podczas elektrolizy jednego gramor˘wnaľnika 
     substancji na kaľdej z elektrod ). F w ukadzie Si wynosi: 
                                        F = 96500 C/mol 
     
          KONDUKTYWNO—Ź czyli przewodno† waciwa d moľemy bezpored
     nio obliczy† ze wzoru: 
                              d=(1/R)*(l/S) 
     poniewaľ pomi©dzy KonduktywnociĄ a oporem waciwym zachodzi nas
     t©pujĄca zaleľno†: d=1/g ,gdzie g - op˘r waciwy. Aby ob
     liczy† d z tego wzoru musimy mie† danĄ rezystencj© i wymiary li
     niowe przewodnika elektrolitycznego. Konduktywno† jest r˘wnieľ 
     nazywana przewodnociĄ elektrolitu. 
     
     Konduktancja (przewodno† czynna ) jest odwrptnie proporcjonalna 
     do rezystencji elektrolitu: 
                                   G=C*(1/R) 
     Staa C jest zaleľna tylko od rozmieszczenia i ksztatu elektrod 
     oraz od wymiar˘w geometrycznych naczynia z elektrolitem 
     (woltametru). 
     JednostkĄ przewodnictwa G jest jeden SIMENS: 1S=1/ę=ę-1 
     
     2) UKťAD POMIAROWY: 
     
          Ukad pomiarowy skada si© z: 
     - wiskozymetru ( lepkociomierza ) M”plera, w kt˘rym lepko† wyz
     nacza si© przez pomiar czasu opadania kulki w cieczy; 
     - naczyäko elektrolityczne wraz z sondĄ; 
     - termostat - cao† ukĄdu jest termostatowana tak, ľe zar˘wno 
     przewodno† jak i wsp˘czynnik lepkoci mierzone sĄ w tej samej 
     temperaturze; 
     - konduktometru cyfrowego N5711 - przyrzĄd ten mierzy bezpored
     nio przewodnictwo, przewodno† oraz staĄ K dla uľywanej elektro
     dy. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
          W naszym przypadku zamiast mostka RLC uľylimy konduktometru. 
     Woltometr z elektrolitem ogrzewalimy z termostatu, gdziezamonto
     wany by r˘wnieľ termometr. W wiskometrze i w naczyäku elektroli
     tycznym jest ten sam roztw˘r elektrolitu ( NaCl - 5% w roztworze 
     H2O i gliceryny w stosunku 4:1 ). 
     
     
     3) WYKONANIE DO—WIADCZENIA: 
     
          Ustawiem termometr na termostacie na temp. okoo 30oC. Po 
     okoo 20 min. temperatura cieczy w wiskometrze osiĄgnea r˘wnowag© 
     termicznĄ. Nast©pnie zanotowaem czas opadnia kulki. Potem usta
     wiajĄc konduktometr na pomiar temperatury odczytaem temperatur© 
     elektrolitu, a nast©pnie zmierzyem warto† prewodnictwa, przewod
     noci i staej K. 
     P˘«niej ustawiajĄc termometr na temp.: 35oC, 40oC, 45oC i 50oC 
     zmierzyem pr©dko† opadania kulki oraz pozostae dane z kondukto
     metru cyfrowego.Na konduktometrze poszczeg˘lne symbole oznaczay 
     odpowiednio: 
            G - przewodnictwo( warto† bya podawana w Simensach ); 
            T - temperatura; 
            K - staa dla uľywanej elektrrody; 
            I - przewodno†. 
     
     
     WYNIKI POMIARŕW ZANOTOWAťEM W TABELII: 
     
    ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
    ştemperatura  ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ş             ş29.6 ş34.0 ş40.5 ş44.4 ş48.5 ş
    ş  [oC]       ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ĚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍą
    şczas opadaniaş         ş         ş         ş         ş         ş
    ş             ş132   ş120   ş102   ş 93    ş  85   ş
    ş  kulki [s]  ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ĚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍą
    şG [ms]       ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ş             ş12.50    ş 13.70   ş 15.73   ş 16.90   ş 18.22   ş
    şprzewodnictwoş         ş         ş         ş         ş         ş
    ĚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍą
    şI [s/m]      ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ş             ş0.52 ş0.57 ş0.65 ş0.70 ş0.76 ş
    şprzewodno†  ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ĚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍą
    şK -staa[1/m]ş         ş         ş         ş         ş         ş
    ş             ş42.5 ş42.5 ş42.5 ş42.5 ş42.5 ş
    şdla elektrodyş         ş         ş         ş         ş         ş
    ČÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĽ
     
     
     
     4) OPRACOWANIE WYNIKŕW DO—WIAD
     CZALNYCH 
     
          1) Obliczyem warto† wsp˘czynnika lepkoci korzystajĄc z 
     zaleľnoci  h=K*t; gdzie K jest staĄ wiskozymetru i wynosi 
     K = 0.0172 cP/s ń 0.0001 cP/s;
     a t jest czasem opadania kulki mi©dzy zewn©trznymi kreskami wisko
     zymetru. Nast©pnie obliczyem bĄd bezwzgl©dny wsp˘czynnika lep
     koci dla kaľdego pomiaru. 
     
     POMIAR I: dla temperatury 29.6oC 
               h=K*t 
               h=0.0172*132   [cP/s*s]=[cP]
               h=2.2704       [cP]
     
     Bť¤D BEZWZGL¨DNY Łh 
               h=K*t
               dh=(dK*t)+(K*dt)
               Łh=(ŁK*t)+(K*Łt);  gdzie ŁK=0.0001[cP/s] i Łt=1[s] 
               Łh=(0.0001*132)+(0.0172*1)=(0.0132+0.0172)=0.0304
     
     jednostki      Łh=[(cP/s*s)+(cP/s*s)]=[cP+cP]=[cP]
     czyli: 
               Łh=0.0304      [cP]
     
          Dla pozostaych pomiar˘w dokonaem takich samych obliczeä. 
     Wyniki zebraem w poniľszej tabelii: 
     
     
     
     ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍËÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
     ş             ş         ş         ş         ş         ş         ş
     ştemperatura  ş 29.6    ş  34.0   ş 40.5    ş  44.4   ş 48.5    ş
     ş   [ C]      ş         ş         ş         ş         ş         ş
     ĚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍą
     ş             ş         ş         ş         ş         ş         ş
     şwarto†  h   ş 2.2704  ş 2.0640  ş 1.7544  ş 1.5996  ş 1.4620  ş
     ş    [cP]     ş         ş         ş         ş         ş         ş
     ĚÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍÎÍÍÍÍÍÍÍÍÍą
     ş             ş         ş         ş         ş         ş         ş
     şwarto†  Łh  ş 0.0304  ş 0.0292  ş 0.0274  ş 0.0265  ş 0.0257  ş
     ş    [cP]     ş         ş         ş         ş         ş         ş
     ČÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĘÍÍÍÍÍÍÍÍÍĽ
     
     
        Na wykresie przedstawiem zaleľno† wsp˘czynnika lepkoci od 
     temperatury:
     
     ...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin