电导、电导率、摩尔电导率概念

电导、电导率、摩尔电导率概念电导的测定电导率、摩尔电导率与浓度的关系离子独立运动定律电导测定的应用4.电导、电导率和摩尔电导率电导(electricconductance)电导是电阻的倒数，单位为

-1或S。电导率(electrolyticconductivity)电导率即电阻率的倒数：

电解质溶液的电导率定义为：相距为单位距离的两个平行电极之间，含单位体积电解质溶液的电导，单位为Sm-1。摩尔电导率(molarconductivity)在相距为单位距离的两个平行电极之间，放置含有1mol电解质的溶液，这时溶液所具有的电导称为摩尔电导率

m，单位为Sm2mol-1

。Vm是含有1mol电解质的溶液的体积，单位为m3mol-1,

c是电解质溶液的体积摩尔浓度，单位为molm-3

。NOTE:摩尔电导率

m必须对应于溶液中含有1mol电解质，但对电解质基本质点的选取决定于研究需要。例如，对CuSO4溶液，基本质点可选CuSO4或显然，在浓度相同时，含有1molCuSO4溶液的摩尔电导率是含有1mol溶液的2倍。即：

NOTE:

为了避免混淆,使用时在

m后面要注明所取的基本质点。电导率、摩尔电导率与浓度的关系A.电导率

c①强电解质溶液的电导率较大，如H2SO4、KOH及KCl盐类；而弱电解质如CH3COOH等为最低。②随电解质浓度变化：开始：c↑,

↑近似成正比；经过极大值后则随物质的量浓度的增大而减小：c↑,

↓。

解释：①强电解质的

大于弱电解质的：强电解质在溶液中几乎完全电离，导电质点数目多，导电能力强，因此电导率大(酸、碱、盐)；而弱电解质溶液，解离度较小,导电质点数目少，

也小。②随浓度变化:强电解质:c↑,离子间作用增强...

弱电解质：c↑,,离子的数量增加不多。电导率均很小。B.摩尔电导率

m

c400300200100

m/(Scm2mol-1)HClNaOHAgNO3CH3COOHΛm

c①无论强、弱电解质,其

m随c的减小而增大，但增大情况不同。②强电解质：c↓,Λm↑,平缓增加。在溶液很稀时,Λm与c1/2成直线关系，将直线外推至c→0时所得截距为极限摩尔电导率Λ

m

。③弱电解质：高浓度下c

减小而Λm增大不明显,而在溶液很稀时,Λm急剧增加()，因此对弱电解质不能外推求Λ

m

。强电解质溶液的

m

c：随着浓度下降，

m升高，通常当浓度降至0.001moldm-3

以下时，

m与c1/2之间呈线性关系。德国科学家Kohlrausch总结的经验式为：

是与电解质性质有关的常数。将直线外推至c0，得到无限稀释摩尔电导率

m。随着浓度下降，弱电解质溶液的

m也缓慢升高，但变化不大。当溶液很稀时，

m与c1/2不呈线性关系，等稀到一定程度，

m迅速升高，见醋酸的

m与的关系曲线。Note：弱电解质

m不能通过外推得到，需借助于离子独立运动定律求取。弱电解质溶液的

m

c：A、思考题的1、2、3题；

B、习题部分的1、2、4题作业规定：每周二10:00am交上周习题部分的作业电导测定实际上测定的是电阻，常用的韦斯顿电桥如图所示。

AB为均匀的滑线电阻，R1为可变电阻，并联一个可变电容F以便调节与电导池实现阻抗平衡，M为放有待测溶液的电导池，Rx电阻待测。I是高频交流电源，G为耳机或阴极示波器。电导的测定接通电源后，移动触点C，使DGC线路中无电流通过，如用耳机则听到声音最小，这时D，C两点电势差相等，电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。电导池常数(cellconstant)定义：电导池常数 (m-1)因为两电极间距离l和镀有铂黑的电极面积A无法用实验测量，通常用已知电导率的KCl溶液注入电导池，测定电阻后得到Kcell。然后用这个电导池测定未知溶液的电导率

。

科尔劳施根据大量实验事实总结出(见下页表):

无论是强、弱电解质，在无限稀释时，离子间的相互作用均可忽略不计，离子彼此独立运动，互不影响,

m值达最大:用

m表示。每种离子的摩尔电导率不受其它离子的影响，它们对电解质的摩尔电导率都有独立的贡献。因而电解质摩尔电导率为正、负离子摩尔电导率之和。即：——离子独立运动定律离子独立运动定律(1875年)一些强电解质的无限稀薄摩尔电导率

m

(298.15K)电解质

m

/S

m2

mol-1

m

/S

m2

mol-1KClLiCl0.0149860.01150334.8

10-4KClO4LiClO40.0140040.01059835.1

10-4KNO3LiNO30.014500.0110134.9

10-4HClHNO30.0426160.042134.90

10-4KClKNO30.0149860.0144964.90

10-4LiClLiNO30.0115030.011014.90

10-4求取电解质

m的方法：1、若各离子摩尔电导率已知，则任一电解质的

m(电解质)均可由组成它的两种离子的

m(离子)之和得到：例题：利用表12.3数据,计算

m(Na2SO4)=?注意基本单元的一致性。2、若各离子摩尔电导率未知(如弱电解质)，则可利用强电解质的

m计算弱电解质的

m。A.计算弱电解质的解离度及解离平衡常数弱电解质在溶液中仅部分解离,离子和溶液中未解离的分子之间存在着动态平衡：

CH3COOHH++CH3COO-

解离前：c00解离平衡时：c(1

)c

c

Kθ=(

/1

)c/cθ

近似设：

≈

m/

m

对电导有贡献的仅仅是已电离的部分，而解离度很低，溶液中离子浓度很低，可以认为离子独立运动。

电导测定的应用B.难溶电解质的溶解度对于难溶电解质,即使是饱和溶液也很稀：KSP≈10-10。可近似认为溶液的Λm与无限稀释时的

m相等,即：

Λm≈

m=ν+

m,++ν

m,

由Λm=

/c，通过测定难溶电解质饱和溶液的电导率

(溶液)，

(溶质)=

(溶液)-

(水)可以求出溶解度：c=

(溶质)/ΛmKSP=c2纯水本身有微弱的解离，H+和OH-的浓度近似为10-7mol·dm-3，查表得Λ

m(H2O)=5.510-2S·m2·mol-1，这样，纯水的电导率应为5.510-6S·m-1。事实上，水的电导率小于110-4S·m-1，就认为是很纯的了，有时称为“电导水”；若大于这个数值，那肯定含有某种杂质。C.检验水的纯度1、电解质的类型

电解质的分类有两种：

电解质是指溶于溶剂或熔化时能电离形成带相反电荷的离子，从而具有导电能力的物质。

A、根据电解质电离度大小分类：电解质分为分子在溶剂中几乎全部电离；分子在溶剂中仅有部分电离。这种强弱是相对的。强弱电解质的划分除与电解质本身性质有关外，还取决于溶剂性质。例如，CH3COOH在水中部分电离属弱电解质，而在液氨中则全部电离，属强电解质。2、电解质溶液的热力学性质(静态性质)2、电解质的价型强电解质可分为不同价型，例如：NaNO3

z+＝1｜z-｜＝1称为1-1型电解质；BaSO4

z+＝2｜z-｜＝2称为2-2型电解质；Na2SO4

z+＝1｜z-｜＝2称为1-2型电解质；Ba(NO3)2z+＝2｜z-｜＝1称为2-1型电解质。z+、z-

离子电荷数(z-为负数)。设电解质M+A-在溶液中电离成Mz+和Az-离子：

M+A-→

+Mz++

-Az-由电中性条件，则3.离子的平均活度a

及平均活度因子

(1)电解质和离子的化学势电解质溶液中：仿照μB的定义式，电解质溶液中正、负离子的化学势定义为：电解质的化学势

B与正、负离子的化学势

+及

的关系为：

B=+

++

如何得到？设电解质M+A-

在溶液中完全电离：

M+A-→+Mz++-Az-当T，p

及nA不变时，有：即:

B=+

++

（*）亦即:A为溶剂(2)电解质和离子的活度及活度因子在电解质溶液中，质点间有强烈的相互作用，特别是离子间的静电力是长程力，即使溶液很稀，也偏离理想稀溶液的热力学规律。所以研究电解质溶液的热力学性质时，必须引入电解质及离子的活度和活度因子的概念。aB、a+、a

分别为电解质、正、负离子的活度。

B、

+、

-

分别为电解质、正、负离子的标准态化学势。将式(**)代入式(*)得：正、负离子的活度因子定义为：则：——重要关系1b+、b-为正、负离子的质量摩尔浓度mol.kg-1b为电解质的质量摩尔浓度。(3)离子的平均活度和平均活度因子a±

离子平均活度；γ±

离子平均活度因子式(***）代入式(**）可得——重要关系1解释

——重要关系2——重要关系3因此，则有:4.离子强度bB—离子的真实浓度，若是弱电解质，应乘上电离度。I的单位与bB

的单位相同。影响离子平均活度系数的主要因素是离子的浓度和价数，而且价数的影响更为显著。1921年，Lewis提出了离子强度（ionicstrength）的概念。当浓度用质量摩尔浓度表示时，离子强度I定义为：5.强电解质溶液的离子互吸理论—Debye-Hückel公式离子氛（ionicatmosphere）若中心离子取正离子，周围有较多的负离子，部分电荷相互抵消，但余下的电荷在距中心离子r处形成一个球形对称的负离子氛；反之亦然。一个离子既可为中心离子，又是另一离子氛中的一员。Debye-Hückel理论认为在溶液中，每一个离子都被反号离子