离子迁移数的测定——界面法
离子迁移数的测定一一界面法
1引言⑴
1.1实验目的
1、 用界面移动法测定 H 离子迁移数。
2、 掌握测定离子迁移数的基本原理和方法。 1.2实验原理
当电流通过电解电池的电介质溶液时，
两极发生化学变化， 溶液中阳离子和阴离子分别
向阴极与阳极迁移。假若两种离子传递的电量分别为
q .和q_,通过的总电量为
Q =q q_
每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁移数。阴、阳离子的迁移数分别为
且
t.匕=1
（ 2）
在包含数种阴、阳离子的混合电解质溶液中，
t_和t .各为所有阴、阳离子迁移数的总
和。一般增加某种离子的浓度，则该离子传递电量的百分数增加，离子迁移数也相应增加。 但对于仅含一种电解质的溶液，
浓度改变使离子间的引力场改变，
离子迁移数也会改变， 但
变化的大小与正负因不同物质而异。
温度改变，迁移数也会发生变化，一般温度升高时，
t_和t .的差别减小。
测定离子迁移数，对于了解离子的性质有很重要的意义。迁移数的测定方法有界面法、 希托夫法和电势法等，本实验详细介绍界面法。
利用界面移动法测迁移数的实验可分为两类 ：一类是使用两种指示离子，造成两个界面；
另一类是只用一种指示离子，
有一个界面。本实验是用后一种方法， 以镉离子作为指示离子，
测某浓度的盐酸溶液中氢离子的迁移数。
在一截面均匀的垂直放置的迁移管中，充满
HCI 溶液，通以电流，当有电量为 Q 的电
流通过每个静止的截面时，
t Q 当量的H +通过界面向上走，t_Q 当量的CI -通过界面往下行。
假定在管的下部某处存在一个界面（
aa ），在该界面以下没有 H +,而被其它的正离子（例
如CcT ）取代，则此界面将随着 H +
往上迁移而移动，界面的位置可通过界面上下溶液性质的 差异而测定。例如，利用 pH 值的不同指示剂显示颜色不同，测出界面。在正常条件下，界 面保持清晰，界面以上的一段溶液保持均匀，
H +
往上迁移的平均速率，等于界面向上移动的
速率。在某通电的时间（t ）内，界面扫过的体积为 V , H +输送电荷的数量为在该体积中 H +
带电的总数，即
q_
(1)
q.=VCF
式中，C 为H 的浓度，F 为法拉第常数，电量常以库伦（ C ）表示。
欲使界面保持清晰， 必须使界面上、下电介质不相混合， 可以通过选择合适的指示离子 在通电情况下
达到。 CdCl 2溶液能满足这个要求，因为 CcT 淌度（U ）较小，即
U Cd 2
：： U H
在图2-14-2的实验装置中，通电时， 1向上迁移C 「向下迁移，在 Cd 阳极上Cd 氧化，
进入溶液生成CdCl 2,逐渐顶替HCI 溶液，在管中形成界面。由于溶液要保持电中性，且任 一截面都不会中断传递电流，且
H 迁移走后的区域，Cc f +
紧紧地跟上，离子的移动速度
（v ）
是相等的，v Cd 2 .二v H .。由此可得:
dE
dE
U Cd2
U H (5) Cd dL H
dL 结合（4 ）式，得
dE dE
(6)
dL dL
即在CdCl 2溶液中电位梯度是较大的，如图2-14-1所示。因此若M 因扩散作用落入 CdCl 2
2+
+
溶液层。它就不仅比 Cd 迁移得快，而且比界面上的 H 也要快，能赶回到 HCI 层。同样若任 何CcT 进入低电位梯度的 HCI 溶液，它就要减速，一直到它们重又落后于 H 为止，这样界面
在通电过程中保持清晰。
2实验操作 2.1
实验药品、仪器型号及测试装置示意图
实验仪器：迁移管，节能型智能恒温槽（
DC-0510宁波新芝生物科技股份有限公司），
Cd 电极，Ag 电极，毫安表（UNI-T UT56）,直流稳压稳流电源（DHD300V/50mA 北京大华无 线仪器厂），秒表
（SW2013 SEWAN SMTWTFS
实验药品：HCI 溶液（0.1mol ? dm 3
），甲基橙
2.2 实验条件
温度： 169
湿度： 57% 压力：
101.965kPa
2.3 实验操作步骤及方法要点[2]
1. 按图2-14-2安装仪器。
配制及标定浓度约为
0.1mol ? dm 3
的盐酸。加入少许甲基橙，使溶液呈红色。（实验
时已配好）
(3)