物理化学课件：§7.2离子的迁移数.ppt

1、117.2 离子的迁移数离子的迁移数两个电极：两个电极： 流出的电荷量流入的电荷量流出的电荷量流入的电荷量 总电荷量总电荷量在导线中电荷量由电子传递；在导线中电荷量由电子传递；在溶液中电荷量由离子传递：在溶液中电荷量由离子传递： 总电荷量总电荷量正离子传递的电正离子传递的电荷荷量量负离子传递的电负离子传递的电荷荷量量 即：即：QQQ 或：或： III1. 离子的电迁移与迁移数的定义离子的电迁移与迁移数的定义 22定义定义: :离子迁移数为离子离子迁移数为离子B B所运载的电流占总电流的分数所运载的电流占总电流的分数 （ 以以t t 表示，其量纲为一）表示，其量纲为一） 若溶液中只有一种阳离子和

2、一种阴离子，它们的迁移若溶液中只有一种阳离子和一种阴离子，它们的迁移数分别以数分别以t t+ +和和t t 表示，有表示，有: :显然显然 1 1t tt t+ +- -+ += =对于含有多种离子的电解质溶液则有：对于含有多种离子的电解质溶液则有： I It tI II I+ + + +- -= =+ +I It tI II I- - -+ +- -= =+ +（1）1Bt33由阳离子、阴离子分别传递的电流：由阳离子、阴离子分别传递的电流：s ss sI IA A v v c c z z F FI IA A v v c cz zF F+ + + + +- - - - -= = =（2）t+、

3、t 只与离子的运动速度有关，只与离子的运动速度有关， 与离子的价数及浓度无关与离子的价数及浓度无关 但实际上凡能影响离子运动速度的因素均有可能影响迁移数，但实际上凡能影响离子运动速度的因素均有可能影响迁移数，如：离子本性、溶剂性质、温度、浓度、及电场强度等。如：离子本性、溶剂性质、温度、浓度、及电场强度等。将将(2)代入代入(1),有：有：s ss ss sI IA A v v z z c c F Ft tI II IA A v v z z c c F FA A v vz zc c F F+ + + + + + +- -+ + + +- - - -= = =+ + +溶液为电中性，溶液为电中性

4、， z+c+ = |z |c ，代入上式可得：，代入上式可得：同理同理:v vt tv vv v+ + + +- -= =+ +v vt tv vv v+ +- -= =+ +44通电前通电前(a): 各区均各区均含有含有6mol阴离子阴离子(-)和阳离子和阳离子(+)通电通电4F电量电量 : 电极反应电极反应(b)：阴：阴, 阳极分别发生阳极分别发生4mol电子还原及氧化反应。电子还原及氧化反应。 溶溶 液液 中中(c)：若：若+=3- 中间区电解质物质的量维持不变中间区电解质物质的量维持不变 阴极区电解质物质的量减少阴极区电解质物质的量减少1mol 阳极区电解质物质的量减少阳极区电解质物质

5、的量减少3mol电迁移过程示意图电迁移过程示意图 阴、阳离子运动速度的不同阴、阳离子运动速度的不同 阴、阳离子迁移的电量不同阴、阳离子迁移的电量不同 离子迁出相应电极区物质量的不同离子迁出相应电极区物质量的不同离子的电迁移动画离子的电迁移动画55uB -电迁移率电迁移率, 电场强度电场强度E=1V/m时时离子离子B的运动速度的运动速度当外电场稳定时，离子当外电场稳定时，离子B的运动速度正比于电场强度：的运动速度正比于电场强度：离子的运动速度与电场强度有关离子的运动速度与电场强度有关B BB Bv vu u E E= =B BB B/ /u uv vE E= =故综合起来有：故综合起来有：uuu

6、vvvQQQIIIt662. 离子迁移数的测定方法离子迁移数的测定方法 (1) 希托夫希托夫(Hittorf)法法 原理：分别测定离子迁出原理：分别测定离子迁出(入入)相应极区的物质的量及发生电相应极区的物质的量及发生电极反应的物质的量，通过物料极反应的物质的量，通过物料衡算得到离子迁移数。衡算得到离子迁移数。物料衡算通式：物料衡算通式： 正负号：根据电极反应是增加还是减少该离子在溶液中的量、以及该正负号：根据电极反应是增加还是减少该离子在溶液中的量、以及该离子是迁入还是迁出来确定离子是迁入还是迁出来确定 。迁移反应电解前电解后nnnn77(2) 界面移动法界面移动法 t+=Vc/n V 界面界面ab与与ab间的液柱体积间的液柱体积 c 溶液的浓度溶液的浓度 n Q/F 发生电极反应的物质的量发生电极反应的物质的量Homework 3