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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
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
二、实验原理
显然
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。
(a)
(b)
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
二、实验原理
据定义有:
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。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,