恒压界面法测定离子迁移数实验数据处理方法的改进.pdfVIP

恒恒电压界界面法测测定离子迁迁移数实实验数据据处理方法法的改进进  引言言 作为物理化化学实验中重重要的一项，离离子迁移数的的测定出现在在几乎每一本本物理化学实验教 材中中。界面法因其操作简单的优点在实际际操作中被广广泛使用。然然而，恒电压压法进行测定操作 时电电流随时间变变化，手工记录录不能得到足足够多的数据据点以获得足足够光滑的曲曲线。这导致致数据 处理理过程中出现现了一个两难难的问题：直接接对折线积分分不仅误差较较大，也没有有实际意义；多项 式拟拟合虽然能进进行积分，但但其系数根本没有物理意义义，同时多项项式项数也难难以确定。  本文通过物物理推导，给给出一种简单且实用的数据据处理方法。。    ① 实验验原理 实验装置如如图 1 所示：      图 11  当电流通过过电解电池的的电解质溶液时，两极发生生化学变化，溶被中阳离离子和阴离子分别 向阴阴极与阳极迁迁移。设两种种离子传递的电荷量分别为为 q+和 q ‐  ，， 通过的总总电荷量为  Qq q 每种离子传递的电荷量与总电荷量之比，称为离子迁移数。阴、阳离子的迁移数分别为  ⁄ t q Q  t ⁄ q Q  t t 1 在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中， t 和t  各为所有阴、阳离子迁移数的总 和。一般增加某种离子的浓度，则该离子传递电荷量的百分数增加，离子迁移数也相应增加。 但对于仅含一种电解质的溶液，浓度改变使离子间的引力场改变，离子迁移数也会改变，但 变化的大小与正负因不同物质而异。温度改变，迁移数也会发生变化，一般温度升高时，t和 t的差别减小。测定离子迁移数，对于了解离子的性质有很重要的意义。  实验使用镉离子作为指示离子，造成一个界面，以测定某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁 移数。在一截面均匀的垂直放置的迁移管中，充满 HCl 溶液，通以电流，当有电荷量为 Q  的 电流通过每个静止的截面时， t + ‐ Q  当量的 H 通过界面向上走，t Q  当量的 Cl 通过界面往 下行。假定在管的下部某处存在一个界面(aa)，在该界面以下没有 H+ ，而被其他的正离子(例 如 Cd2+ )取代，则此界面将随着 H+ 往上迁移而移动，界面的位置可通过界面上下溶液性质的 差异而测定。  例如，利用 pH  的不同指示剂显示颜色不同，测出界面。在正常条件下，界面保持清晰， 界面以上的一段溶液保持均匀，H+ 往上迁移的平均速率，等于界面向上移动的速率。在某 通电的时间 t 内，界面扫过的体积为V ，H+  + 输送电荷的数量为在该体积中 H   带电的总数， 即  q VCF 式中:C 为 H+ 的浓度，  F 为法拉第常数。欲使界面保持清晰，必须使界面上、下电解质 不相混合，可以通过选择合适的指示离子在通电情况下达到。CdCl2  溶液能