Определение електропровідності лізину

Залежно від природи струмопровідних частинок й від їхніх електропровідності все речовини можна умовно розділити п’ять групп.

1. Непроводящие тіла, чи изоляторы.

2. Провідники першого роду, чи электронопроводящие тела.

3. Напівпровідники — речовини, у яких струм переноситься електронами і дырками.

4. Провідники другого роду, чи іонні провідники, — речовини, у яких струм переноситься ионами.

5. Змішані провідники — тіла, поєднують електронну іонну проводимости.

Досліджувана ?-амінокислота належить до провідників другого роду, котрим характерна іонна проводимость.

Мета цієї роботи залежить від визначенні еквівалентній електропровідності лізину та встановленні залежності еквівалентній електропровідності від концентрации.

Огляд литературы.

Мірою здібності речовин проводити електричний струм є електрична провідність L — величина, зворотна електричному опору R. Так как,.

то.

де? — удільне опір, Ом*м; P. S — поперечне перетин, м2; 1/? = - питома електрична проводимость.

Питома електрична провідність розчину електроліту (Ом-1*см-1) — це електрична провідність обсягу розчину, укладеного між двома паралельними електродами, мають площа 1 м² і розташованими з відривом 1 м друг від друга.

Крива залежності удільної електропровідності розчину від концентрації зазвичай має максимум. Наявність максимумів кривих стає зрозуміло, з урахуванням, що у розбавлених розчинах сильних електролітів швидкість руху іонів майже залежить від концентрації, і електропровідність зростає майже пропорційно кількості іонів, яке, своєю чергою, зростає зі концентрацією. У концентрованих розчинах сильних електролітів іонна атмосфера істотно зменшує швидкість руху іонів, і електропровідність падає. У слабких електролітах щільність іонної атмосфери мала і швидкість руху іонів мало залежить від концентрації, але з збільшенням концентрації розчину помітно зменшується ступінь дисоціації, що зумовлює зменшенню концентрації іонів і падіння электропроводности.

Молярная електрична провідність розчину — міра електричної провідності всіх тонів, які виникають при дисоціації 1 міль електроліту при даної концентрації. Вона чисельно дорівнює електричної провідності обсягу V (м3) розчину укладеного між двома паралельними електродами, з межэлектродным відстанню 1 м, причому кожен електрод має таку площу, щоб у цій обсязі містився 1 міль розчиненої речовини. Між молярной і удільної електричними проводимостями є співвідношення: ?= V= /з, де? — молярная електрична провідність; - питома електрична провідність; V — розведення розчину, м3/моль; з — концентрація, моль/м3. Зі збільшенням розведення молярная електрична провідність прагне граничного значенням. Ця величина відповідає електричної провідності гіпотетичного нескінченно розведеного розчину, характеризується повної дисоціацією електроліту і відсутність сил електростатичного взаємодії між іонами. Розмір молярной електричної провідності нескінченно розведеного розчину електроліту є сумою двох незалежних доданків, кожна з яких відповідає певному виду іонів. Зростання молярной електричної провідності зі збільшенням розведення для слабких електролітів може бути пояснений з урахуванням уявлень класичної теорії електролітичної дисоціації, за якою зі збільшенням розведення ступінь дисоціації електроліту зростає й в межі прагне 1. Для сильних електролітів, диссоциирующих повністю, Зміна молярной електричної провідності від концентрації для сильних електролітів пояснюється інакше. За теорією Дебая — Онзагера зниження молярной електричної провідності під час переходу від нескінченно розведеного розчину до розчинів кінцевих концентрацій пов’язані з зменшенням швидкостей руху іонів. Це появою ефектів гальмування руху іонів, виникаючих з допомогою сил електростатичного взаємодії між іоном та її іонної атмосферой.

Еквівалентна електропровідність (Ом-1*см2*моль-1) — це електрична провідність такого обсягу розчину, де міститься 1 міль еквівалентів розчиненої речовини, причому електроди перебувають у відстані 1 див друг від друга.

Електропровідність розчинів електролітів залежить насамперед від природи електроліту і розчинника. Якщо порівняти між собою значення молярной електропровідності, вимірюваною у водних розчинах при нескінченно великих разбавлениях, то найбільшої вона у кислот, потім лугів і, нарешті, у солей.

У водних розчинах питома електрична провідність електролітів у разі підвищення концентрації розчину спочатку збільшується, сягає деякого максимуму і далі, при подальшому збільшенні концентрації, зменшується. Становище максимуму залежить від природи електроліту та її температури. Еквівалентна електропровідність водних розчинів електролітів зменшується зі зростанням їх концентрації. При нульової концентрації, коли? з = ?0, вона найбільша. Часто молярную електропровідність? висловлюють як функцію розведення. І тут простежується зростання електропровідності з розведенням, причому у області великих розведень хоче до певного межі - до електропровідності при нескінченному розведенні .

Кольрауш знайшов, політика щодо малих концентрацій молярная електропровідність сильного електроліту змінюється з концентрацією по емпіричному уравнению.

закон квадратного кореня (А — емпірична константа). При трохи більше високих концентраціях сильних електролітів краще згоду із досвідом дає уравнение.

закон кубічного корня.

Температурна залежність молярной електропровідності для вузького інтервалу температур виражається уравнением:

чи, ширшому интервале:

де ?t, ?t=0 — молярные електропровідності відповідно за нормальної температури t і 0? З;? і? — емпіричні коэффициенты.

На електропровідність слабких і сильних електролітів впливає крім температури також тиск, під яким перебуває розчин. Молярная електропровідність більшість сильних електролітів при прогресуючому збільшенні тиску спочатку зростає, сягає деякого максимуму, та був знову зменшується, часто до значень нижчих, ніж, які простежуються при звичайному давлении.

Вимірювання електропровідності растворов.

Для виміру електричної провідності розчину вдаються до виміру його опору. Розчин вміщують у спеціальний посудину, має два металевих електрода. Вимірювання може бути проведене як за допомогою постійного, і з допомогою змінного тока.

Електропровідність електролітів зазвичай визначається з допомогою бруківці схеми, використовуваної для виміру опору провідника першого роду. Що стосується розчинів електролітів застосовуються мости, працівники перемінному струмі, оскільки проходження постійного струму через розчини призводить до значним помилок, що з явищами електролізу і поляризації (зміна складу розчину поблизу електродів, зміна стану електродів, накладення электродной поляризації на подаване напруга). Необхідність застосування змінного струму досить високої частоти (для запобігання зазначених помилок) ускладнює вимірювальну схему. Зміна напрями струму служить оптимальним засобом усунення поляризационного опору. Крім мосту вони містять генератор змінного струму, і навіть спеціальні устрою для випрямлення струму перед проходженням його через нуль-инструмент й у компенсації емкостных эффектов.

Основою установки визначення електропровідності розчину електроліту служить міст Уитстона, освічений контуром з чотирьох опорів. На жодну з діагональ мосту подається харчування від генератора синусоидального напруги, але в інший діагоналі реєструється сигнал так званим індикатором нуля, за який зазвичай застосують осциллограф.

Електроди в посудині виготовлені з платини. Щоб понизити поляризационное опір, їх платинируют. Цим різко підвищують площа поверхні електродів, знижуючи цим щільність викликаного струму. Опір судини залежить тільки від удільної провідності розчину, площі електродів і відстані з-поміж них, а й від взаємної розташування обсягу розчину в посудині, позаяк у перенесення електрики бере участь значно більша обсяг розчину, чому він, що безпосередньо укладеного електродами. Тому відстань орієнтація електродів, і навіть обсяг розчину мали бути зацікавленими суворо постійними.

Методика виміру електричної провідності электролита.

Послідовним разбавлением готували 5 розчинів лізину на воді з різними концентраціями: 0,05; 0,025; 0,01; 0,005 і 0,001 М. Потім наливали розчин у судину і підбирали опір в такий спосіб, щоб синусоїда на осциллографе перетворилася на пряму лінію. У кожному досвіді знаходили постійну судини, використана для того для обчислення питомих проводимостей:

де k-постоянная судини, см-1; R-сопротивление, Ом; - питома електропровідність розчину KCl при даної температурі (з таблиці). Потім вимірювали Rх кожного розчину амінокислоти і вираховували удільні провідності. У цьому робили поправку на власну провідність воды:

Використовуючи отримані значення питомих проводимостей, знаходили еквівалентні провідності:

Результати эксперимента.

Досвід проводили 3 разу, і було отримані такі результаты:

Досвід 1.

№ п/п Концентрація Сэк, моль/л *10−3Ом-1*см-1 ?с, Ом-1*см2*моль-1, Ом-1*см2*моль-1 f.

1 0.050 3.783 75.66 87.20 0.868.

2 0.025 2.026 81.04 0.929.

3 0.010 0.834 82.40 0.945.

4 0.005 0.422 84.40 0.968.

5 0.001 0.085 85.00 0.975.

K=0,834; t=22°С.

Графік залежності еквівалентній электропроводности.

від концентрації в координатах? з ;

Досвід 2.

№ п/п Концентрація Сэк, моль/л *10−3Ом-1*см-1 ?с, Ом-1*см2*моль-1, Ом-1*см2*моль-1 f.

1 0.05 3.637 72,74 96.00 0.758.

2 0.025 1,935 77,40 0.806.

3 0.01 0.875 87,50 0.911.

4 0.005 0.452 90,40 0.942.

5 0.001 0.091 91,00 0.948.

K=0,875; t=20°С.

Графік залежності еквівалентній электропроводности.

від концентрації в координатах? з ;

Досвід 3.

№ п/п Концентрація Сэк, моль/л *10−3Ом-1*см-1 ?с, Ом-1*см2*моль-1, Ом-1*см2*моль-1 f.

1 0.05 3.120 62,40 74.6 0.836.

2 0.025 1,676 67,04 0.899.

3 0.01 0.721 72,10 0.966.

4 0.005 0.359 71,80 0.962.

5 0.001 0.071 71,00 0.952.

K=0,876; t=13°С.

Графік залежності еквівалентній электропроводности.

від концентрації в координатах? з ;

Обробка результатов.

Для малих вибірок використовували розподіл Стьюдента, яке пов’язує між собою ширину довірчого інтервалу, відповідну йому ймовірність і обсяг вибіркової совокупности.

Для вибірки в n результатів розраховували среднее.

і дисперсию, що характеризує розсіювання результатів щодо среднего.

Для характеристики розсіювання успіхів у вибіркової сукупності використовували також стандартне отклонение.

і відносне стандартне відхилення значений.

Значимість довірчого інтервалу вимірюваною величини для заданої довірчій ймовірності розраховували, користуючись выражением.

де tpf — коефіцієнт Стьюдента при заданої ймовірності; f=n-1; P. S — стандартне відхилення вимірюваною величини, розраховане для вибіркової сукупності з n даних. Довірчу ймовірність приймали рівної 0,95.

Выводы.

З даних, можна дійти невтішного висновку, що еквівалентна електропровідність лізину зі збільшенням концентрації зменшується (показано на графіках). Також із зменшенням температури є і зменшення еквівалентній електропровідності.

1. Антропов Л. И. Теоретична електрохімія: Учеб. Для хім.- технолог. Спец. Вузів. — 4-те вид., перераб. і доп. — М.: Высш. Шк., 1984. — 519 с.

2. Фізична хімія. У 2 кн. Кн. 2. Електрохімія. Хімічна кінетика і каталіз: Учеб. Для вузов/К.С.Краснов, Н. К. Воробьев, И. Н. Годнев та інших.; Під ред. К. С. Краснова — 2-ге вид., перераб. і доп. — М.: Высш. Шк., 1995. -319 с.

3. Курс фізичної хімії. Під ред. Герасимова Я.И.