實驗六 以希特夫法測離子遷移數

蔡維育陳昶易羅卓延駿

組員：

實驗目的、原理

報告者：化三 蔡維育

目的•了解何謂離子遷移數•以希特夫法來測量硝酸銀水溶液中 銀離子的遷移數

原理•電解含電解質之溶液，溶液中透過離子來帶動電流形成通路

•離子的電荷數、半徑大小及溶劑性質會影響到離子移動速率，進而影響導電度

•為了區分個別離子對電流的貢獻，而定義離子遷移數：各離子物種所攜帶電流占全部電流的比例

公式推導

• 兩電極間電壓 Volt

• 陽離子電荷數 Z+

• 陽離子莫耳 n+

• 陽離子平均速度 V+

• 單位時間陽離子的移動數量為

t

dA

3d

n

Vd

n

得到在單位時間內陽離子通過的電量，即

所以得到 I+ 正比於 V+

d

nI

FZV

volts

m

voltt

dd

E

V

2

d

nI

FZV

d

n FZE

d

voltFZ

d

n

2d

n voltFZ

μ ：離子於單位電位

梯度下的移動速率

課本公式說明 33 NOAgAgNO

VoltFZ

AgAg

Ag

Ag t

QI

課本上的公式 (1 mole 硝酸銀 )

2d

nI

voltFZ

原式

•離子遷移數的定義： 各離子物種所攜帶電流占全部電流的比例陽離子遷移數：

可換成

QQ

Q

II

It

II

It

測量離子遷移數方法 1. 希特夫法 (Hittorf Method) 2. 界面移動法 (Moving boundary Method) 3. 電動勢法 (Electromotive Force Method)

希特夫法 (Hittorf Method)

沒有變化損失 莫爾 陽離子增加 莫爾 陽離子

氧化一莫爾的

沒有變化增加 莫爾 陽離子

還原一莫爾的

損失 莫爾 陽離子

中間區域陰極區域陽極區域

沒有變化損失 莫爾 陽離子增加 莫爾 陽離子

氧化一莫爾的

沒有變化增加 莫爾 陽離子

還原一莫爾的

損失 莫爾 陽離子

中間區域陰極區域陽極區域

t─t─

t┼t┼

A─A─A─

A─

M ┼ M ┼M ┼

M ┼

t─t─

t┼t┼

A─A─A─

A─

M ┼ M ┼M ┼

M ┼

實驗裝置、藥品、步驟

報告者：化三 陳昶易

藥品及設備

80V DC 電源供應器電解槽水電量計攪拌子攪拌器

AgNO3 KCl ( 滴定用 )NaOH ( 適量，作電解液，水電量計用 )

電解槽 水電量計

啟動電源開始電解，慢慢提高電壓 但不可以使電解槽產生氣泡 (4 mA)

當水電量計之氣體 (H2 & O2)

產生約 6 毫升左右，關掉電源並記錄水柱刻度

分別取出電解槽三部分的電解液，記錄體積。 再各取 10~20ml( 精確 ) 用 KCl 滴定 ( 電位滴定法 )

，計算濃度，並換算成莫耳數。

voltEClAgeAgCl ss

223.00)()(

數據處理

報告者：化三 羅卓延駿

實驗數據

1. 氣體體積

3. 電解前的硝酸銀濃度

2.KCl 濃度和滴定體積

→輸入的電量

→電解後硝酸銀濃度

計算輸入的總電量電解水Anode ：

Cathode ：

_22 e2O

2

1OH2OH

2He2H2

_22 e2O

2

1OH2OH

2He2H2

2

3RT

PP2VN W

氣

輸入的總電子數 N

通入的總電量 Qtotal

FNQ total

電解槽發生的事情

33 NOeAgAgNO AgeAg 陽極槽 陰極槽Middle

通入N mole 電子

減 N mole Ag+加 N mole Ag+

減 n- mole NO3-

加 n+ mole Ag+減 n+ mole Ag+

加 n- mole NO3-

3NO

Ag

3NO

Ag

淨減少 n- mole Ag+NO3-淨增加 n- mole Ag+NO3

-

離子遷移數計算

nNn

的莫耳數的莫耳數 後來原來 N

(∵ 陰極淨減少 n- mole Ag+NO3

-)

N

n

nn

n

QQ

Qt

F

F

3RT

PP2V2N W

t1t

參考資料書1. 基礎物理化學下冊 / 田福助 / 台北圖書 /

1981.08