Transcript 實驗六以希特夫法測離子遷移數蔡維育陳昶易羅卓延駿組員

實驗六
以希特夫法測離子遷移數
組員：蔡維育
陳昶易
羅卓延駿
實驗目的、原理
報告者：化三 蔡維育
目的
•了解何謂離子遷移數
•以希特夫法來測量硝酸銀水溶液中
銀離子的遷移數
原理
•電解含電解質之溶液，溶液中透過離子來
帶動電流形成通路
•離子的電荷數、半徑大小及溶劑性質會影
響到離子移動速率，進而影響導電度
•為了區分個別離子對電流的貢獻，而定義
離子遷移數：
各離子物種所攜帶電流占全部電流的比例
公式推導
•
•
•
•
•
兩電極間電壓Volt
陽離子電荷數Z+
陽離子莫耳n+
陽離子平均速度V+
單位時間陽離子的移動
數量為 n
A d


3
d
t
n
  V
d
得到在單位時間內陽離子通過的電量，即
n   V  Z   F
I 
d
所以得到 I+ 正比於 V+
n   V  Z   F
I 
d
V
d d
m2
 

E t  volt s  volt
n      E  Z   F μ ：離子於單位電位

d
梯度下的移動速率
n      Z   F volt


d
d
n      Z   F  volt

2
d
課本公式說明

AgNO3  Ag  NO3

課本上的公式(1 mole 硝酸銀)
I Ag  
原式
Q Ag 
t
 Z Ag   F   Ag   Volt
n      Z   F  volt
I 
2
d
•離子遷移數的定義：
各離子物種所攜帶電流占全部電流的比例
陽離子遷移數：
I
t 
I  I
可換成
I
Q

t 


I   I  Q  Q    
測量離子遷移數方法



1. 希特夫法(Hittorf Method)
2. 界面移動法 (Moving boundary Method)
3. 電動勢法 (Electromotive Force Method)
希特夫法(Hittorf Method)
陽極區域
M┼
陰極區域
損失 t ┼ 莫爾M ┼ 陽離子 增加 t ┼ 莫爾 M ┼ 陽離子
中間區域
沒有變化
還原一莫爾的 M ┼
A─
增加 t 莫爾
─
A─ 陽離子
氧化一莫爾的 A─
損失 t 莫爾 A─陽離子
─
沒有變化
實驗裝置、藥品、步驟
報告者：化三 陳昶易
藥品及設備
AgNO3
KCl (滴定用)
NaOH (適量，作電解液，水電量計用)
80V DC電源供應器
電解槽
水電量計
攪拌子
攪拌器
電解槽
水電量計
啟動電源開始電解，慢慢提高電壓
但不可以使電解槽產生氣泡 (4 mA)
當水電量計之氣體(H2 & O2)
產生約6毫升左右，關掉電源並記錄水柱刻度
分別取出電解槽三部分的電解液，記錄體積。
再各取10~20ml(精確)用KCl滴定(電位滴定法)
，計算濃度，並換算成莫耳數。
AgCl( s )  e   Ag( s )  Cl 
E 0  0.223volt
數據處理
報告者：化三 羅卓延駿
實驗數據
1.氣體體積
→輸入的電量
2.KCl濃度和滴定體積
→電解後硝酸銀濃度
3.電解前的硝酸銀濃度
計算輸入的總電量
電解水
1

_
2OH

H
O

O

2
e
Anode：
2
2


2
Cathode： 2H  2e  H2
輸入的總電子數N
N
2V氣 P  PW 
3RT
通入的總電量Qtotal
Qtotal  N  F
2
電解槽發生的事情
通入
N mole 電子

陽極槽
NO3  Ag  Ag   e   NO3
減n+ mole
Ag+
NO3

Ag 
淨增加n- mole Ag+NO3-

Ag  e  Ag

加N mole Ag+
加n- mole NO3-
陰極槽

Middle
NO3

Ag 
減N mole Ag+
減n- mole NO3加n+ mole Ag+
淨減少n- mole Ag+NO3-
離子遷移數計算
Q
n  F
n
t 


Q  Q n   n   F N
2V P  PW 
N  2
3RT
n  N  n
(∵陰極淨減少n- mole Ag+NO3-)
 N  原來的莫耳數 後來的莫耳數
t   1 t 
參考資料
書
1.基礎物理化學下冊/田福助/台北圖書/1981.08