Проводимость раствора поваренной соли

[zgemm]

Добрый день,

скажите, пожалуйста, почему проводимость раствора поваренной соли в зависимости от концентрации имеет скачек примерно на 150г/л?

То есть вначале проводиомсть растет: появляются сольватированные ионы, которые хорошо проводят ток, далее от концентраций 70г/л проводимость очень слабо растет, выходя на константу - образующиеся сольватированные ионы натрия и хлора окружены большим числом молекул воды, и когда таких ионов становится слишком много, то они конкурируют друг с другом за остатки воды, тем самым не повышая проводимость.

Но вот при повышении концентрации соли в районе 150г/л наблюдается небольшой скачек проводимости, и потом все снова ровненькое, и проводимость не повышается до 250г/л.

Скажите, пожалуйста, а как этот скачек объяснить?

Проводимость измерялась включением на 2-3 секунды источника напряжения (3В) и измерением проходящего через раствор тока, который перед этим был только приготовлен и тщательно перемешан. Электроды были взяты и графитовые и нержавейные - скачек был всегда.

[schoolboy]

Вряд ли, что кто-то сможет дать конкретный ответ на ваш вопрос. Такой скачок ведь только вы наблюдаете, значит он следствие каких-то особенностей ваших измерений. Очевидно, что проводимость зависит от концентрации ионов и их подвижности. Концентрация ионов зависит от концентрации соли и степени электрической диссоциации. Подвижность много от чего зависит, причем, сложно зависит, например, от температуры, которая в свою очередь изменяется при растворении соли. Мое предположение, что этот скачок связан с тем, что поваренная соль недостаточно чистая, во всяком случае, с чем связан скачок можно понять только изменяя параметры. Например, взять другую более чистую поваренную соль, другую дистиллированную воду, контролировать точнее температуру и т.п.

[zgemm]

schoolboy в сообщении #1635593 писал(а):

Такой скачок ведь только вы наблюдаете, значит он следствие каких-то особенностей ваших измерений.

Спасибо за отклик!

То есть правильно ли я понимаю, что такого скачка быть не должно?

Я предполагал, что скачек связан с дискретным числом молекул воды во время сольватации ионов, то есть грубо говоря стабильной конструкцией является например, 10 и 7 и возможно 3 молекулы воды на ион, и, при концентрациях, когда превалирует одна из таких форм, проводимость слегка выше, чем когда имеется смесь. Другие факторы (состав примесей, температура) измерены, и их отклонения не так сильно влияют на проводимость, как сама концентрация.

-- 07.04.2024, 18:42 --

Тогда еще вопрос вокруг той же темы. А как объяснить накопление энергии в системе с раствором поваренной соли и металлическими электродами (в моем случае нержавейкой)?

То есть взяли почти концентрированный раствор соли, подали на электроды 3 вольта на пару минут, а потом, когда внешнее питание убрали, то у этой системы осталось остаточное напряжение (около 1.7В в начале).

Лампочку правда зажечь не удалось, но вроде миллиамперы получались.

Правильно ли я понимаю, что это происходило от того, что во время электролиза ионы натрия вживлялись в металл катода, и потом работали как гальванический элемент?

Или все-таки там реакция на стороне ионов хлора?

С другой стороны, наблюдалось интересное явление, если помешать раствор вокруг электродов, то гальванический элемент тут же переставал работать.

[schoolboy]

zgemm в сообщении #1635602 писал(а):

То есть правильно ли я понимаю, что такого скачка быть не должно?

Да, тут прежде всего надо включать здравый смысл. Прикиньте сколько студентов строили эту кривую на практикуме по физической химии. Если бы скачок был общезначимым, то наверняка бы это заметили, это бы вошло в учебники. Времена то изменились после Аррениуса. Тогда было не так много ученых, чтобы заметить, по сути, несостоятельность его теории (хотя при очень малых концентрациях она работает), да и запроса со стороны технологий не было. Сейчас запрос на адекватную теорию электролитов огромный. Так что такая простая закономерность не могла быть не замечена.

zgemm в сообщении #1635602 писал(а):

А как объяснить накопление энергии в системе с раствором поваренной соли и металлическими электродами (в моем случае нержавейкой)?

Ну это обычная поляризация приэлектродных областей, она должна быть и при графитовых электродах. Часто обычные батарейки, а не аккумуляторы подсоединяют к зарядному устройству, и кажется, что они зарядились. Хотя на самом деле они лишь поляризовались и использовать их все равно не получится. Нормальное напряжение у них на короткое время и при отсутствии нагрузки.

[zgemm]

schoolboy в сообщении #1635606 писал(а):

Да, тут прежде всего надо включать здравый смысл. Прикиньте сколько студентов строили эту кривую на практикуме по физической химии.

полностью за! Сам когда-то на практикуме по физической химии был, правда именно эту кривую не строил, но в голове осталось, что для многих солей есть максимум проводимости, то есть кривая не совсем-то и простая. Нагуглить хорошую таблицу не удалось, а аналогичные нюансы могут и не валяться вот так просто в интернете, тем более речь идет не о каком-то существенном скачке с экстремумом, а о всего лишь наблюдаемой инверсии знака второй производной на не большом диапазоне концентраций. По крайней мере на такие мелочи в мое университетское время многие преподы не сильно акцентировали внимание и со временем это могло забыться.

Классно, что Вы это точно знаете, спасибо большое, что подсобили!

schoolboy в сообщении #1635606 писал(а):

zgemm в сообщении #1635602 писал(а):

А как объяснить накопление энергии в системе с раствором поваренной соли и металлическими электродами (в моем случае нержавейкой)?

Ну это обычная поляризация приэлектродных областей, она должна быть и при графитовых электродах. Часто обычные батарейки, а не аккумуляторы подсоединяют к зарядному устройству, и кажется, что они зарядились. Хотя на самом деле они лишь поляризовались и использовать их все равно не получится. Нормальное напряжение у них на короткое время и при отсутствии нагрузки.

хз, вначале я тоже также думал, но зная кто поставил такой вопрос и зная, что те, кто этот вопрос поставил, занимаются Ni-NaCl аккумуляторами, решил все-таки уточнить, а вдруг тут не только поляризация.

Классно, что Вы и в этом уверены и развеяли мои сомнения, спасибо большое!

[GraNiNi]

zgemm в сообщении #1635577 писал(а):

Проводимость измерялась включением на 2-3 секунды источника напряжения (3В) и измерением проходящего через раствор тока,

Если измерения проводились на постоянном токе, то полученным данным нет никакого доверия - влияет поляризация электродов.

Для измерения проводимости (электропроводности) растворов электролитов следует использовать кондуктометры, работающие на переменном токе.

[Serg53]

И какую частоту переменного тока надо применять? Думаю, что при частоте 50 герц на обоих электродах будет выделяться и водород и хлор. И реагировать между собой эти газы не будут. Даже при платиновых электродах полное взаимодействие не будет происходить. Электролит начнёт защелачиваться, а электропроводность у щёлочи значительно лучше, чем у соли.

[Serg53]

GraNiNi в сообщении #1635727 писал(а):

влияет поляризация электродов

На результаты измерений может ещё сильно влиять плотность тока через электроды. Измеряется в [мА/кв.см] или в системе СИ в [А/кв.метр].
1 [мА/кв.см] равен 10 [А/кв.метр].

[GraNiNi]

Serg53 в сообщении #1656624 писал(а):

И какую частоту переменного тока надо применять? Думаю, что при частоте 50 герц на обоих электродах будет выделяться и водород и хлор.

Повышенная частота - 1000 Гц и низкое напряжение на измерительных электродах не способствуют электролизу.

[Serg53]

GraNiNi в сообщении #1656835 писал(а):

Повышенная частота - 1000 Гц и низкое напряжение

Ток и плотность тока надо контролировать. Возможно, при 1 мкА/кв.см поляризацией можно будет пренебречь.