Liczby przenoszenia

LICZBY PRZENOSZENIA Cel ćwiczenia : Wyznaczenie liczb przenoszenia jonów.
Wstęp teoretyczny W przewodzeniu prądu przez roztwór biorą udział zarówno jony dodatnie jak i ujemne. Podstawowe znaczenie ma więc wyznaczenie ułamka ładunku elektrycznego przenoszonego przez każdy jon w danym elektrolicie. W tym celu wprowadzono tzw. liczby przenoszenia t + i t - , określające ułamkiogólnego ładunku elektrycznego przenoszone przez kation i anion. Zdefinicji tej wynika zależność :
W przewodnikach metalicznych cały ładunek elektryczny przenoszony jest przez elektrony, a zatem dla takich przewodników t - = 1, t + = 0. W przypadku roztworów elektrolitów najczęstszą metodą, którą określamy ułamki ładunku elektrycznego przenoszone przez aniony i kationy, jest metoda Hittorfa.
Rozważmy, co dzieje się w przestrzeni katodowej i anodowej, w czasie elektrolizy kwasu azotowego (V), przeprowadzonej w aparacie Hittorfa.
przestrzeń katodowa - w wyniku wędrówki jonów zmienia się tu stężenie jonów H + i NO 3 - ; oprócz tego na katodzie następuje wydzielenie 1 gramorównoważnika H + w reakcji H + + e - → 1/2 H 2 zmianę liczby gramorównoważników H + i NO 3 - możemy policzyć wiedząc, że jest on równy sumie reakcji elektrodowej i efektu migracji - otrzymujemy wartość -t - ;
przestrzeń anodowa - stężenie jonów H + i NO 3 - zmienia się również w skutek ich wędrówki oraz reakcji utlenienia tlenu zachodzącego na anodzie 1/2 H 2 O → H + + 1/4 O 2 + e - przy czym zmiana liczby gramorównoważników H + i NO 3 - liczymy jak wyżej i otrzymujemy wartość -t + ;
Powyższe obliczenia tyczyły zmiany liczby gramorównoważników, nie zaś zmian stężenia i są one podstawą wprowadzonej przez Hittorfa metody wyznaczania liczb przenoszenia. Istnieją również inne metody wyznaczania liczb przenoszenia, jednak powyższa metoda w sposób wystarczający ilustruje sens tych wielkości i zasadę ich określania.
Uzyskane wyniki I  30 mA
c NaOH = 0,05 n
V HNO = 10 ml
c HNO = 0,05 n
Lp.
V NaOH (roztwór wyjściowy)
V NaOH (przestrzeń anodowa)
V NaOH (przestrzeń katodowa)
1.
14,20
15,45
13,40
2.
14,25
15,35
13,30
3.
14,20
15,25
13,20
wartość średnia
14,22
15,35
13,30
Opracowanie wyników Stężenie kwasu w przestrzeni anodowej i katodowej liczymy korzystając z zależności :

(…)

… się w przestrzeni katodowej i anodowej, w czasie elektrolizy kwasu azotowego (V), przeprowadzonej w aparacie Hittorfa.
przestrzeń katodowa - w wyniku wędrówki jonów zmienia się tu stężenie jonów H+ i NO3- ; oprócz tego na katodzie następuje wydzielenie 1 gramorównoważnika H+ w reakcji H+ + e- → 1/2 H2 zmianę liczby gramorównoważników H+ i NO3- możemy policzyć wiedząc, że jest on równy sumie reakcji elektrodowej…
… przenoszenia jest trudne, choć istnieją metody pozwalające na wyznaczanie tych wartości z dużą dokładnością. Doświadczenie wykonane przeze mnie nie jest doświadczeniem skomplikowanym, lecz uzyskane wyniki odbiegają w bardzo dużym stopniu od danych literaturowych. Można się dopatrzyć w moim postępowaniu pewnej prawidłowości (negatywnej), która ma odbicie w wynikach miareczkowania roztworów z przestrzeni…
... zobacz całą notatkę