Законы электрохимии

Занятие №1

Законы электрохимии

Обоснование темы

Биологическим объектам присущи пассивные электрические свойства: сопротивление и емкость ( диэлектрическая проницаемость) . Изучение пассивных электрических свойств биологических объектов имеет большое значение для понимания структуры и физико-химического состояния вещества в биологической системе.

Биологические объекты обладают свойствами как проводников, так и диэлектриков. Наличие свободных ионов в клетках и тканях обуславливает проводимость этих объектов.

Электрохимические методы широко применяются в биологических и медицинских исследованиях, а так же в фармации.

С помощью метода определения электропроводности можно изучать процессы связывания ионов молекулами белков или других органических соединений.

Цель занятия

1. Сформировать знания основных законов электрохимии

2. На основании теоретических знаний уметь рассчитывать удельную, эквивалентную электропроводности, степень и константу диссоциации электролита

Исходный уровень

1. Знание свойств растворов сильных и слабых электролитов

2. Понятие об электропроводности проводников 1-го рода

Содержание занятия

1. Тестовый контроль

2. Семинар

3. Решение задач

4. Самостоятельная работа

Вопросы для самоподготовки

1.Проводники I и II рода (металлы и растворы электролитов). Их краткая характеристика.

2. Удельная, эквивалентная и молярная электропроводность. Их изменение с разведением растворов.

3. Молярная электропроводность при бесконечном разведении.

4. Закон Кольрауша

5. Электропроводность неводных растворов

6. Скорость движения и подвижность ионов

7. Подвижность и гидратация (сольватация ионов)

Домашняя работа

От чего зависит концентрация ионов в растворе сильного электролита? Как отличить суспензию живых клеток от неживых измерением сопротивления? Почему в измерениях электропроводности применяют переменный ток? Рассчитать эквивалентную электропроводность 4% раствора Н2SО4, если

удельная электропроводность равна χ =0,1675

Ω-1 см-1, ρ=1,0255 г/см3, МН2SО4 =98 г/моль

(2х103  Ω-1 см2 , г/экв-1)

5. Эквивалентная электропроводность 0,001N раствора одновалентной кислоты равна λ=41,3 Ω-1 см2, г/экв-1. Рассчитать эквивалентную электропроводность 0,01н раствора КСl, если его удельная электропроводность равна χ=1,441х10-3 Ω-1 см-1  (144,1)

Примеры решения задач

Задача 1

Рассчитать эквивалентную электропроводность раствора СН3СООН, если его степень диссоциации α=1%, электропроводность ионов СН3СОО - в бесконечном разбавлении равна λ∞=40,9Ω-1 см2, г/экв-1, а электропроводность Н+ ионов в бесконечном разбавлении равна λ∞=34968 Ω-1 см2, г/экв-1.

Решение:

по закону Кольрауша находят эквивалентную электропроводность раствора СН3СООН в бесконечном разбавлении: λ∞=λ+∞+λ-∞=349,8+40,9=390,7 Ω-1 см2, г/экв-1. Из уравнения Аррениуса находят λ:

  λ=αλ∞=0,1х3,907=3,9Ω-1 см2, г/экв-1.

Задача 2

Сопротивление 0,01н раствора электролита равно 996Ω,  сопротивление 0,02н раствора КСl  в том же сосуде равно 3,97Ω, удельная электропроводность 0,02н 

раствора КСl равна χКСl=2,8х10-3Ω-1 см-1. Рассчитать удельную и эквивалентную электропроводности электролита.

Решение:

рассчитывают постоянную сосуда:

q=RKClχKCl =3,97х2,8х10-3=1,11х10-5см-1

Находим удельную электропроводность раствора электролита:

  χ=q/R=1,109х10-2/996=1,11х10-5Ω-1см-1

Находим эквивалентную электропроводность электролита:

  λ=1000χ/Н=1000х1,11х10-5/0,01=0,111Ω-1 см2, г/экв-1.

Литература

Лекции по теме «Электрохимия» Ленский в бионеорганическую и биофизическую химию. М, 1989 Мушкамбаров и коллоидная химия. М, 2001 , , Малахова и коллоидная химия. М, 1990