Determinarea conductivității soluțiilor de electroliți

Principiul lucrării:

Proprietatea unei substanţe de a conduce curentul electric poate fi caracterizată prin

conductivitatea sa electrică.

Electroliţii sunt substanţe care prin dizolvare într-un solvent polar se desfac în particule

cu sarcini electrice pozitive sau negative, numite ioni. Trecerea electroliţilor sub formă de ioni se

numeşte disociere electrolitică. Procesul de disociere electrolitică este un proces de echilibru,

care se realizează între ioni şi molecule nedisociate ale electrolitului. Constanta de echilibru a

electrolitului, în disocierea electrolitică se numeşte constantă de disociere şi se notează Kd.

Electroliţii pot fi: acizi, baze sau săruri.

Procesul de disociere în cazul electroliţilor tari este:

- disocierea unui acid tare:

H2SO4 → 2H+ + SO4 2- (1)

2 4

2

4

H SO

SO

2

H

d C

C C

K

  

 (2)

- disocierea unei baze tari:

Cu(OH)2 → Cu2+ + 2HO- (3)

2

2

Cu(OH)

2

Cu HO

d C

C C

K

  



(4)

- disocierea unei sări:

NiSO4 → Ni2+ + SO4

2- (5)

4

2

4

2

NiSO

Ni SO

d C

C C

K

  

 (6)

unde “C” este concentraţia electroliţilor

Procesul de disociere în cazul electroliţilor slabi este:

CH3COOH → H+ + CH3COO- (7)

i c 0 0

e c-c c c

2

3

3

2

1

CH COO H

d

CH COOH

C C C

K

C





  

 



(8)

Gradul de disociere al unui electrolit este notat cu  şi reprezintă raportul dintre numărul

de molecule disociate şi numărul total de molecule. Constanta de disociere şi gradul de disociere

constituie criteriul de clasificare a electroliţilor.

Electroliţii tari au Kd > 1 şi  = 1, ceea ce înseamnă că ei sunt complet disociaţi în soluţii

de concentraţii cuprinse între 0,1M şi 0,001M. Electroliţii slabi au Kd < 10-2 chiar în soluţii de

concentraţii mai mici de 0,01M, iar  < 0,5.

O altă mărime ce caracterizează soluţiile de electrolit este pH, reprezentând logaritmul cu

semn schimbat din concentraţia ionilor de H şi poate lua valori între 0-14.

   pH lg H sau pH= - lgcH

+

Electroliţii cu pH cuprins între [0-7) sunt acizi, cele cu pH  7 sunt neutri, iar cele cu pH

cuprins între (7-14] sunt baze.

Pentru orice electrolit: pH pOH14, unde    pOH lg HO

Datorită faptului că soluţiile de electroliţi conţin ioni pozitivi (cationi) şi ioni negativi

(anioni), ele conduc curentul electric. Aceste soluţii de electrolit sunt conductori ionici (de ordin

II) şi la fel ca în cazul conductorilor de ordin I li se poate aplică legea lui Ohm.

E = R I (9)

unde: E este tensiunea exprimată în volţi (V);

R este rezistenţa exprimată în Ohm ();

I este intensitatea curentului exprimată în amperi (A).

Rezistenţa conductorului de ordin I este dată de relaţia :

R = 

S

l

(10)

unde:  este rezistivitatea;

l este lungimea conductorului sau distanţa dintre electrozi în cm;

S este secţiunea conductorului.

Din relaţia (10) se obţine :

 = R

l

S

(11)

Mărimea inversă rezistenţei (R) se numeşte conductanţă (G) şi se exprimă în -1 sau Siemens (S).

Mărimea inversă rezistivităţii () se numeşte conductivitate () şi se exprimă în -1cm-1 sau Scm-1.

 = 1/ (12)

Pentru soluţiile de electrolit, conductivitatea electrică () reprezintă conductanţa (G) unei

coloane de soluţie de 1cm înălţime şi o secţiune de 1cm2, cu alte cuvinte conductivitatea electrică

a unei soluţii de electrolit reprezintă conductanţa 1cm3 de soluţie ce se găseste între electrozii

inerţi având aceeaşi suprafaţă de 1 cm2 şi aflaţi la distanţa de 1 cm.

Pentru a putea compara din punct de vedere al conductivităţii electrice soluţii de electroliţi

diferiţi se defineşte conductivitatea echivalentă (), care reprezintă conductivitatea  raportată la

un echivalent gram de electrolit dizolvat într-un volum V (cm3) de soluţie.

Pentru a măsura conductivităţile electrice ale soluţiilor de electrolit se folosesc aparate

numite conductometre. Conductometrul este legat de o celulă de conductivitate, formată dintr-un

vas de sticlă, în interiorul căruia sunt montaţi în poziţie fixă doi electrozi din metal inert (Pt),

având suprafeţe egale.