Пример приготовления растворов с заданной концентрацией.

 

1. Писаренко Г.С. и другие. Сопротивление материалов. Вища школа. К. 1986.

2. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. Наука. М. 1976.

3. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин.- М. Энергия, 1982-103с.

4. Алтурис С., Кобаяси А., Дэппи Д., Райли. и др. Экспериментальная механика.- М: Мир, 1990-615с.

Лабораторная работа №М6

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА КОЛИЧЕСТВАСОДЕРЖАЩИХСЯ В РАСТВОРЕ ВЕЩЕСТВ

 

Цели работы

1.Получить практические навыки в определении содержания растворимых солей в воде кондуктометрическим методом.

2.Ознакомиться с принципом работы солемера.

 

Краткие теоретические сведения.

Растворы имеют большое значение в жизни и практической деятельности человека. Так, процессы усвоения пищи человеком и животными связаны с переводом питательных веществ в раствор. Растворами являются все важнейшие физиологические жидкости (кровь, лимфа и т. д.). Производства, в основе которых лежат химические процессы, обычно связаны с использованием растворов. Подробнее в приложении 6.

Пример приготовления растворов с заданной концентрацией.

Необходимо приготовить 5% раствор NаСl.

1. Рассчитать массу соли, необходимую для приготовления 200 гр раствора указанной массовой доли

 

 

2. Рассчитать необходимый объём воды

3. С помощью технологических весов взвесить рассчитанное количество соли

4. Аккуратно перенести навеску соли в мерный стакан.

5. В тот же мерный стакан с солью добавить рассчитанное количество воды.

6. Перемешайте содержимое стакана до полого растворения соли.

7. Требуемый раствор готов.

Контроль содержания растворимых солей в воде (пульпе) можно осуществлять на основе зависимости, электропроводности раствора от концентрации находящейся в нем соли (в некоторых случаях щелочи или кислоты).

Кристаллические решетки солей построены из ионов. При растворении в воде или другом растворителе с большой диэлектрической проницаемостью вокруг ионов образуются гидратные (сольватные) оболочки, препятствующие их соединению в молекулы.

Полученные таким образом растворы электролитов, которые относятся к группе сильных, полностью или почти полностью диссоциированы.

В растворах электролитов электрическая энергия перeносится ионами. Способность проводить электричество xapaктеризуется сопротивлением или электропроводностью.

Сопротивление проводящей среды (проводника) R, (Ом) пропорционально его длине l (см) и обратно пропорционально поперечному сечению S (см²). Математически эти величины связаны следующим образом:

(1)

где r(Ом∙См) - удельное сопротивление, равное сопротивлению проводника при l =1 см и S =1 см².

Величина, обратная сопротивлению, называется электропроводностью и выражается

(Ом^-1) (2)

Удельная электропроводность - величина, обратная удельному сопротивлению и определяется как

(Ом^-1·См^-1)

Аналитическая зависимость удельной электропроводности от величин, характеризующих состояние однокомпонентного раствора, определяется следующим выражением:

 

где С - концентрация вещества в растворе;

а - коэффициент, характеризующий степень диссоциации раствора;

_ f - коэффициент электропроводности, характеризующий силы межионного взаимодействия (обычно f < 1);

U⁺ и U^- - подвижности ионов (равны скоростям движения ионов, при напряженности электрического поля 1 В/см).

При этом физически удельная электропроводность представляет собой электропроводность I см3 раствора, помещенного между параллельными электродами площадью I см² при расстоянии между ними 1 см.

Электропроводность водных растворов сильных электролитов в основном определяется силами межионного взаимодействия, зависящими от расстояния между ионами и от природы среды.

Наличие этих взаимодействии вызывает большее или меньшее взаимное торможение катионов и анионов и, следовательно, понижение их подвижности.

Так, удельная электропроводность сильных электролитов зависит от числа ионов в I см³ и их абсолютной скорости, при этом с увеличением концентрации соли число ионов в 1см³ растет, а их абсолютная скорость падает.

Взаимодействие этих факторов может привести к неоднозначной зависимости электропроводности от концентрации соли в растворе, что хорошо видно на рис 1.

Pиc.I. Зависимости удельной электропроводности χ от эквивалентной концентрации η водных растворов при температуре 20°С

 

При автоматическом контроле содержания соли в растворе рабочим участком измерения зависимости χ = f(C) обычно служит начальный участок.

Необходимо также отметить, что электропроводность раствора в значительной мере зависит от его температуры. При этом с повышением температуры электропроводность возрастает вследствие увеличения скорости ионов (в силу уменьшения торможения), а также за счет увеличения степени диссоциации. С увеличением температуры водного раствора на 1°С электропроводность увеличивается в среднем на 2-2,5%.