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實驗六 ： 以 希特夫法測離子遷移數

實驗六 ： 以 希特夫法測離子遷移數. 組員 : 49812041 柯承佑 目的、原理 49812031 羅世謙 藥品儀器、實驗步驟 49812071 郭淳旻 數據處理. 目的 : 利用希特夫法 電解質離子所攜帶電流佔全部電流的比例值的原理 ，來電解消酸銀水溶液測 “ 銀 ” 離子之遷移數。. 原理 : 因溶液導電需要由離子傳遞電流，但由於陰陽離子因大小不同、離子之間複雜作用力等因素，造成移動速率不同而使攜帶電流比例不盡相同。

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實驗六 ： 以 希特夫法測離子遷移數

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  1. 實驗六 ： 以希特夫法測離子遷移數 組員: 49812041 柯承佑 目的、原理 49812031 羅世謙 藥品儀器、實驗步驟 49812071 郭淳旻 數據處理

  2. 目的: 利用希特夫法電解質離子所攜帶電流佔全部電流的比例值的原理，來電解消酸銀水溶液測“銀”離子之遷移數。

  3. 原理: 因溶液導電需要由離子傳遞電流，但由於陰陽離子因大小不同、離子之間複雜作用力等因素，造成移動速率不同而使攜帶電流比例不盡相同。 因此定義離子遷移數來表示各離子對導電度的貢獻。

  4. 測量遷移速的方法有: 1.希特夫法(Hittorf Method) 2.介面移動法(Moving boundary Method) 3.電動式法(Electromotive Force Method)

  5. 一.希特夫法(Hittorf Method): 一種測定離子遷移率之方法，將電解池通以一定量的電流，再利用簡單儀器測定，使兩極之濃度因反應而有明顯的變化後，停止電流，並量取兩極及中間之溶液，以分析其含量的變化，而求出離子遷移率。

  6. 上圖是在理想的情況下，但本次實驗用AgNO3 在陰極 +eAg 在陽極 不解離(由陽極的Ag解離成 + e) ( 仍往陽極移動) 因此陰極AgNO3濃度減少而陽極AgNO3濃度增加

  7. 二.介面移動法(Moving boundary Method)

  8. 三.電動勢法使用濃差電池，量測陰極和陽極的電位差後以Nernst方程式計算遷移數。 陽極： 陰極： 遷移：

  9. 總反應式： 　→代入Nernst equation由上式，搭配量測所得的電位差，計算出遷移數。

  10. 移動率與電流I : 電流Q : 電量t : 時間 Z : 離子電荷數F : 法拉第常數μ :離子移動率V : 電壓

  11. Formula • 首先由庫倫定律可知 • 離子電流=離子電荷數x法拉第數x離子移動率x兩電極之間電壓

  12. Z: 離子電荷數 V: 兩電極之間的電壓 F: 法拉第數 μ: 離子移動率 μ(離子移動率) : 定義為在電場強度下移動速率v之間的關係，表示成 v/E

  13. E=電壓/距離= n=mole數 Z=電荷數 F=法拉第數 μ =離子移動率 V=兩電極間的電壓

  14. 儀器： 電解槽 ： 水電量計：

  15. POWER： 三用電表：

  16. 裝置圖：

  17. 藥品： • 0.1MKCl溶液 250mL 作為標準滴定液M=74.551D=1.987Mp:776 ℃(1.8638克KCl/250mLH2O) • 0.1MAgNO3溶液 500mL 電解液M=169.88D=4.35Mp:212℃Bp:444℃(8.494克AgNO3/500mLH2O) • 適量NaOH 水電量計之溶液M=39.9971D=2.1Mp:318℃Bp:1388℃

  18. 實驗步驟： • 1.配置0.1M KCl 溶液 250mL。 • 2.配置0.1M的AgNO3 溶液 500mL。 • 3.用R.O水清洗電解槽、水電量計。 • 4.將0.1M之AgNO3溶液裝入電解槽。 • 5.將0.1M之NaOH100mL溶液裝水電量計。

  19. 6.電解槽、水電量計中不能有氣泡，並調整水電量計的水柱刻度至定點與平衡管中壓力。(溶液倒入電解槽和水電量計中，應該要沿著管壁緩緩倒入，才不會產生氣泡堵塞。)6.電解槽、水電量計中不能有氣泡，並調整水電量計的水柱刻度至定點與平衡管中壓力。(溶液倒入電解槽和水電量計中，應該要沿著管壁緩緩倒入，才不會產生氣泡堵塞。) • 7.打開POWER且開始電解，緩緩增加電壓，但是不可以讓電解槽產生氣泡。(I=4mA)(氣泡產生表示電解槽的H2O被電解。)

  20. 8.當水電量計中有氣體產生約6mL左右的體積就可停止電解，關掉POWER並記錄水柱刻度。8.當水電量計中有氣體產生約6mL左右的體積就可停止電解，關掉POWER並記錄水柱刻度。 • 9.由電解槽下方之活栓分別取出陰極、陽極和中間部分的電解液，用量筒記錄體積。 • 10.分別取10~20mL電解液用KCl滴定，算出其濃度。(所量取的體積要精確的記綠，滴定終點的電極電位大約0.223V。) • 11.每個部分滴定一次即可。

  21. Result And Data Processing 由水電量計可測得氣體之總體積為VTOT，而水電量計進行的是電解水。故可由PV = nRT來推得nH2 (VH2、R、T、 P 均已知)又因為：故可以得到QTOT之值。

  22. 而在滴定結束後，計算陰極(Cathode)跟陽極(Anode)之銀離子增加或減少的濃度，再與中央的做比較。而在滴定結束後，計算陰極(Cathode)跟陽極(Anode)之銀離子增加或減少的濃度，再與中央的做比較。 由上式可以推出在陰極(Cathode)增加的陽離子(銀離子)的量與在陽極(Anode)減少的陽離子的量。

  23. 陽極處陽離子當量數減少量 陰極處陰離子當量數減少量 • 離子遷移數的定義是各離子物種所攜帶的電流佔全部的比例

  24. 再由之前的公式來計算出 t+ (或 t Ag+ , 銀離子的遷移數)：最後再由上式推出 t -。

  25. 資料來源: Ibp塑網http://wiki.ibuyplastic.com/index.php?title=%E5%B8%8C%E7%89%B9%E5%A4%AB%E6%B3%95&variant=zh-tw http://www.docin.com/p-43802414.html • http://222.33.46.108/wlhx1/jiaoan/Chapter%207The%20Electrolyte.htm • http://www.resonance-ed.com/en/catalog/itm340/ 圖片自行拍攝

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