国立高雄应用科技大学化学工程与材料工程系物理化学试验第一组.DOC

國立高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系 物 理 化 學 實 驗 第一組 實驗名稱： 液體導電度測定(預報) 指導教授：吳瑞泰教授 班級：四化材三甲 學生：張瑞新 學號：1100101116  實驗目的: 1. 利用惠斯登電橋原理測定溶液中電阻大小，進而得知導電度，或間接可表示所含鹽分濃度。 2. 認識導電度的意義。 3. 不同種類溶液的導電度差異。 4. 相同電解質不同濃度對導電度的影響。 實驗原理： 電導質導體對電流的電阻，可藉由歐姆定律表示，任一導體之電阻R與其長度成1正比，但與面積A成反比，R= ρ*(1/A) ，ρ稱為比電阻，ρ的值是導體的本性有關，是導體的一種特性。電導為電組織倒數，K=1/R為導體的電導度。K=1/ρ為導體的比電導度。溶液電解時常用當量電導以Λ表示，其定義為於含1克當量溶質的溶液，在相距1cm平行的兩電極間的溶液的電導度。 本實驗主要係利用電導度計來測定各種不同濃度下的電解質溶液的比電導度，並求其當量電導。然後將當量電導度對濃度開平方根做圖，再以外推法求得Λ∞值(無限稀釋當量電導度)，進而求得其電離度α(亦稱解離度) 。 歐姆定律: 在電路學裡歐姆定律，導電體兩端的電壓與通過導電體的電流成正比，以方程式表示: V=IR V 是電壓，I是電流，比例常數 R是電阻。 導電度 係表示水中解離性無機鹽類之總和，包括陽離子(鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、鋁等)及陰離子(SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、HCO3-)，亦是水中金屬鹽分濃度的另一項呈現指標。大多數之無機酸、鹼和鹽類在水中解離可產生離子，在微量電流下，陽離子趨向陰極，陰離子趨向陽極，故可形成導電狀態，但是某些有機分子如蔗糖及苯在水中不易解離，導致導電性差，此外溶液導電的強弱亦和溶液中陰陽離子濃度及陰陽電極間距有關。 導電度（Conductivity） 為將電流通過 1 cm2 截面積，長 1 cm 之液柱時電阻（Resistance）之倒數，單位為 mho / cm，導電度較小時以其 10-3 或 10-6 表示，記為mmho / cm 或 μmho / cm 。導電度之測定需要用標準導電度溶液先行校正導電度計後，再測定水樣之導電度。 比導電度與導電度之關係 水中的陰陽離子含量可由比導電度或電阻值表達，兩者互為倒數運算關係，比導電度=1/導電度，亦即兩者相乘之乘積會等於1。0.1μS/cm=10MΩ-cm 當離子含量高時，導電度高(比導電度低)；離子含量低時，導電度低(比導電度高)，因此在自來水中，我們會以導電度來表示水質，因為離子濃度會比純水中來得高，所以會以導電度(μS/cm)來表示。但在純水中因為離子濃度小，若以導電度來表示則數值會很小，所以比導電度來表示，數值會較大也比較好記。於25度C下超純水之理論比導電度為18.24MΩ-cm。 解離度: 解離度＝解離量（mol／L）÷ 初始濃度（mol／L） 解離度為一比值。濃度愈大，解離度愈小。故在比較濃的溶液中，陰陽離子距離較近，具有較強之吸引力，因此較不易以單獨之陰陽離子存在，所以解離度較小。解離度常隨溫度而變：通常溶液中溶質的解離為吸熱反應，故溫度愈高，解離度愈大；反之則愈小。依數性質：溶液的有些性質與溶質的本性無關，而只決定於濃度，亦即只依溶質的粒子數而定，這種性質稱為依數性質例如：非揮發性溶質之稀薄溶液之蒸氣壓下降量、沸點上升、凝固點下降、滲透壓大小(π)均取決於溶質之粒子數目(包括未解離之分子數和解離之離子數)，即蒸氣壓下降量、沸點上升、凝固點下降、滲透壓大小均與i(凡特荷夫因子)成正比，溶液愈稀薄，i值愈接近化學式中之離子數，即解離度更接近100% 溶液的導電既然來自離子的移動，溫度的變化必然會影響其導電性。一般而言，溶液溫度變化1℃，將產生約2％的誤差。若標準溫度為25℃，而溶液溫度為30℃，則儀器的指示將較實際者高約10％，儀器內設有手動溫度調整鈕提供校正補償，抵消因為溫度變化所產生的誤差。若裝有溫調探棒（Automatic Temperature Compensation probe：A.T.C probe），可自動校正因溫度變動所產生的偏差。 電導度計可用於溶液濃度的測定，因而可以利用來做溶解度測定、水純度測定、反應速率的測量及各種滴定的應用。 電解質於水溶液中，一部份解離為帶電之原子或原子團，即離子(ion)。其中帶正電者稱陽離子(Cation)，帶負電者稱陰離子(Anion)。陰離子係中性原子團之外圍之外圍負電子數，過多或不足所成者。於是當溶液中放入兩電極時，各被陰陽離極所吸引至電極後，相互吞吐電子。結果於溶液中兩電極間發生一連串電子之流動，此即電解質溶液具有導