离子迁移数的测定

离子迁移数的测定——界面移动法

1 引言 实验目的

1) 掌握测定氢离子迁移数的基本原理和方法

2) 采用界面法测定氢离子的迁移数 实验原理

1) 当电流通过电解池的电解质溶液时，两极发生化学变化，溶液中的阳离子和阴离子

发生迁移，迁移数分别为：

-t = q -/Q , +t = q +/Q （其中t -=1-t +，q -= Q- q +）

2) 利用界面法测迁移数的实验法有两种，一种用两种指示离子，一种只用一种指示离

子。实验用第二种方法。在充满HCl 溶液的迁移管中通电，可设其下部有一界面，界面上有氢离子，界面下则是其他阳离子，该界面会随氢离子迁移而向上移动。有：

q +=VCF

（其中 C 为氢离子浓度，F 为法拉第常数，V 为通电时间内界面扫过的体积。）

3) 已知，，可得，有：

所以，在CdCl 2溶液中电位梯度是较大的，因此若H +

因扩散作用落入CdCl 2溶液层。

它就不仅比Cd2+迁移得快，而且比界面上的H +

也要快，能赶回到HCl 层。同样若任

何Cd 2+进入低电位梯度的HCl 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：

HCl 溶液 (0.09638mol·L -1 ) 甲基橙指示剂

仪器型号：DYY-Ⅲ型稳压稳流电泳仪（北京六一仪器厂）1个 ，SL-1恒温槽1

个，迁移管1套 ，DMM DT9204万用表1个 ，PC396秒表1个

2.2 实验条件：室温：17.0℃ 恒温槽温度：24.9~25.1℃（平均维持25.0℃）一

个大气压

2.3 实验操作步骤：

1) 恒压测定

i. 按图一连接装置。

将恒温水浴调至25.0℃，连接电路完毕后将电源调至恒压状态，使电流维持在6-7mA 。将迁移管中注满已滴加适量甲基橙溶液的约1.0mol/L 的盐酸溶液，将镉电极套管加满盐酸溶液，安装在迁移管下部，将银电极放在其上部。

ii. 当界面到达0刻度线之时开始计时，每隔1分钟记录一次电流，界面每移过0.1mL

记录一次电流，直至界面移过0.5mL 之后停止通电。 iii. 关闭电源，过几分钟观察；再开启电源，过几分钟观察。 2) 恒流测定

用装有甲基橙指示剂的盐酸溶液润洗迁移数测定仪几次，在仪器中装满HCl 溶液（不

要留有气泡）。装好仪器，连接电路完毕后将电源调至恒流状态，开始通电直至实

验完毕（实验过程中始终保持电流在约3mA）。当界面到达0刻度线之时开始计时，界面每移过0.1mL记录一次时间，直至界面移过0.5mL之后停止通电，实验结束。

3 结果与讨论

3.1 具体实验条件

室温：17℃恒温槽温度：25.0℃一个大气压

仪器及型号：DYY-Ⅲ型稳压稳流电泳仪（北京六一仪器厂）1个

SL-1恒温槽1个

迁移管1套

DMM DT9204万用表1个

PC396秒表1个

化学药品：HCl溶液(0.09638mol·L-1 )

甲基橙指示剂

3.2原始实验数据

恒压测定，当界面到达0刻度线之时开始计时，每隔1分钟记录一次电流，得表1：

表1.实验中的电流值记录Ⅰ

时间/min 电流/mA 时间/min 电流/mA

0 2.800 24 1.921

1 2.741 25 1.902

2 2.681 26 1.877

3 2.626 27 1.863

4 2.572 28 1.844

5 2.519 29 1.828

6 2.476 30 1.803

7 2.437 31 1.792

8 2.385 32 1.769

9 2.348 33 1.758

10 2.312 34 1.734

11 2.275 35 1.728

12 2.241 36 1.705

13 2.203 37 1.691

14 2.172 38 1.681

15 2.141 39 1.670

16 2.116 40 1.654

17 2.091 41 1.638

18 2.059 42 1.627

19 2.029 43 1.612

20 2.015 44 1.602

21 1.987 45 1.594

22 1.965 46 1.584

23 1.936 47 1.572

恒压测定，当界面到达0刻度线之时开始计时，界面每移过0.1mL记录一次电流，直至界面移过0.5mL之后停止通电，得表二：

表2. 实验中的电流值记录Ⅱ

界面移过的体积/0.1mL 时间/min 电流/mA

1 7：15 2.420

2 15：48 2.124

d3 24：26 1.912

4 35：18 1.718

5 46：34 1.579

恒流测定，当界面到达0刻度线之时开始计时，界面每移过0.1mL记录一次时间，直至界面移过0.5mL之后停止通电，得表3：

表3. 界面移过的体积与时间的关系

界面移过的体积/0.1mL 时间/min

1 6：09

2 12：14

3 18：18

4 24：32

5 30：40

3.3讨论分析

3.3.1恒压条件下计算迁移数

作电流强度～时间图如图二所示：