𝜆 = 1000. 𝜒 𝐶𝑁 (𝑆. 𝑐𝑚 −1. đ𝑙−1) 9.670848 6.944656 4.848920 3.470400 ∞= λ/λ0 0.032881 0.023612 0.016486 0.011799 b. Xác định λ0 của chất điện ly mạnh HCl: 𝜆 = 𝜆0− 𝐴√𝐶 Vẽ đồ thị 𝜆 − √𝐶: Từ đồ thị suy ra: λ0= 548.91 (𝑆. 𝑐𝑚−1. đ𝑙−1) 6. Nhận xét: Khi xác định hằng số bình điện cực: 𝑘 = 𝜒
𝐿 phải lớn hơn 1 vì χ > L với χ là độ dẫn điện riêng của dung dịch KCl 0.01N ở 310C (đã biết trước) và L là độ dẫn điện của dung dịch KCl được xác định bằng máy đo độ dẫn ứng với chiều dài 1cm (bao gồm cả điện trở của máy đo và dây dẫn nên độ dẫn điện sẽ giảm xuống). Kết quả ta thu được k = 1.205 > 1 là hợp lý.
y = 3911.4x + 548.91 R2 = 0.9257 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 0.02 0.04 0.06 0.08 Series1 Linear (Series1) √𝐶 0.031623 0.044721 0.054772 0.063246 𝜆 660,34 741,075 771,2 783,25
Dung dịch HCl có độ dẫn điện riêng lớn hơn dung dịch CH3COOH rất nhiều vì HCl là chất điện ly mạnh, hệ số phân ly ∞ gần bằng 1, trong khi đó CH3COOH là chất điện ly yếu, hệ số phân ly ∞ rất bé.
Khảo sát sự thay đổi của độ dẫn điện theo nồng độ ở chất điện ly manh HCl và chất điện ly yếu CH3COOH ta rút ra một số nhận xét:
o Kết quả thí nghiệm cho thấy khi nồng độ HCl tăng từ 0.001 đến 0.004 N và nồng độ CH3COOH tăng từ 1/64 đến 1/8 N thì độ dẫn điện ở cả hai dung dịch này đều tăng lên rất nhanh.
o Trong khi đó, độ dẫn điện đương lượng λ lại giảm xuống. Đối với dung dịch HCl, khi nồng độ tăng thì λ giảm chậm theo quy tắc đường thẳng. Đối với dung dịch CH3COOH, khi nồng độ tăng thì λ giảm rất nhanh, sau đó giảm chậm hơn.
o Cần lưu ý là các dung dịch chúng ta khảo sát ở nồng độ rất loãng nên độ dẫn điện ở cả 2 trường hợp đều tăng theo nồng độ. Tuy nhiên, nếu nồng độ dung dịch đặc hơn thì kết quả không còn như vậy nữa. Tra cứu tài liệu, chúng ta sẽ tìm được biểu đồ sự phụ thuộc độ dẫn điện riêng của dung dịch HCl và CH3COOH vào nồng độ. Đường biểu diễn sự phụ thuộc độ dẫn điện của dung dịch vào nồng độ là đường cong có điểm cực đại. Có nghĩa là, ở điểm cực đại, nếu chúng ta tiếp tục tăng nồng độ của dung dịch thì độ dẫn điện sẽ không tăng lên mà nó sẽ giảm xuống. Có thể giải thích điều này như sau: Nếu xem rằng, trong các dung dịch loãng của chất điện ly mạnh như HCl, tốc độ chuyển vận của các ion hầu như không phụ thuộc nồng độ, độ dẫn điện tăng tỉ lệ thuận với số ion, nó tăng khi nồng độ tăng. Trong các dung dịch đặc của chất điện ly mạnh, đám mây ion làm giảm tốc độ chuyển vận của các ion và độ dẫn điện bị giảm xuống. Trong các chất điện ly yếu như CH3COOH, mật độ của mây ion nhỏ và tốc độ chuyển vận của các ion ít phụ thuộc vào nồng độ, nhưng khi nồng độ dung dịch tăng sẽ làm giảm đáng kể độ phân ly, dẫn đến làm giảm độ dẫn điện. Trong thực tế các đường biểu diễn này được sử dụng để chọn chất điện ly và nồng độ tương ứng cho độ dẫn điện cao nhất. Sử dụng nó cho phép tiết kiệm được điện năng.
Chúng ta thấy rằng nước tinh khiết (nước cất) không dẫn điện nhưng nếu trong nước có lẫn tạp chất (chứa các ion dẫn điện) thì nó có khả năng dẫn điện.
Độ dẫn điện của H+ và OH- cao hơn hẳn các ion khác là do tốc độ tuyệt đối (linh độ) của H+ và OH- đặc biệt lớn: voH+ = 36.3*10-4 và voOH- = 20.5*10-4 cm2/von.giây. Để giải thích sự khác biệt đó, trước kia người ta cho rằng, trong dung dịch các ion H+ có tốc độ chuyển động lớn là do có bán kính ion nhỏ. Nhưng đã xác định được rằng, trong dung dịch nước không tồn tại ion H+ độc lập mà là ion oxonium (H3O+). Các ion này cũng như các ion OH- đều bị hydrat hóa và bán kính hiệu dụng hydrat hóa của chúng cũng có cùng bậc như bán kính của các ion khác. Vậy nếu di chuyển điện tích của các ion này là bình thường thì linh độ của chúng không thể khác một cách đáng kể so với các ion khác. Từ lâu đã biết rõ, quá trình phân ly nước diễn ra theo sơ đồ sau: chuyển proton từ một phân tử nước này sang phân tử nước khác. Các ion H3O+ được tạo ra liên tục do sự trao đổi proton với các phân tử nước bao quanh, song diễn ra một cách vô trật tự. Nhưng dưới tác dụng của điện trường ngoài thì ngoài sự trao đổi vô trật tự trên còn diễn ra quá trình có xu hướng: một phần proton (H+) bắt đầu chuyển theo trường lực về phía catod, và do đó chuyển được điện tích. Vậy dòng điện được chuyển không phải là do các ion H3O+ (dù nó có tham gia vào quá trình), mà bởi các proton được chuyển từ phân tử nước này đến phân tử nước khác bên cạnh theo trường lực. Nhờ sự chuyển proton mô tả như trên làm tăng độ dẫn điện của dung dịch, vì proton có bán kính nhỏ, và đi qua không phải toàn đoạn đường đến catod, mà chỉ qua một khoảng cách giữa các phân tử nước. Dạng như vậy của sự dẫn điện có thể gọi là sự dẫn điện dây chuyền. Tương tự, có thể giải thích về độ dẫn điện lớn đặc biệt của các ion hydroxyl, song trong trường hợp này các proton được chuyển từ các phân tử nước đến các ion hydroxyl, tức là tương ứng với sự chuyển các ion hydroxyl theo hướng về phía anod. Mặt khác, vì trạng thái năng lượng của hydro trong phân tử nước tương ứng với cực tiểu thế năng (hố thế năng) sâu hơn trong H3O+. Điều đó giải thích vì sao linh độ của ion OH- nhỏ hơn của H+.
Bài 10 :
XÁC ĐỊNH SỨC CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG