Αγωγιμότητα διαλυμάτων

Ξεκιναμε εδω

Εργαστηριακή πρόταση

Μαραγκάκης ΜιχάληςΧΗΜΙΚΟΣ

Αγωγιμότητα διαλυμάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο: Περιοδικός Πίνακας - Δεσμοί

Οδηγίες ΙΕΠ για Α΄Λυκείου

Αγωγιμότητα διαλύματος

Αγωγιμότητα διαλύματος

Ο μαθητής (-τρια) μετά την εργαστηριακή άσκηση :

1. Να αναγνωρίζουν ότι το απιοντισμένο νερό δεν άγει (ή άγει ελάχιστα) το ηλεκτρικό ρεύμα.
2. Να αναγνωρίζουν ότι τα διαλύματα συγκεκριμένων χημικών ενώσεων άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα, ενώ κάποιων άλλων όχι.
3. Να συνδέουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα των διαλυμάτων με την παρουσία μεγάλου αριθμού ιόντων σε αυτά.
4. Να συσχετίζουν την παρουσία των ιόντων στο υδατικό διάλυμα με το γεγονός ότι τα δομικά συστατικά της ένωσης είναι ιόντα ή με το ενδεχόμενο τα δομικά συστατικά να μην είναι ιόντα αλλά να δημιουργούνται ιόντα κατά τη διάλυση λόγω της αλληλεπίδρασης των δομικών συστατικών με το νερό.

Στόχοι εργαστηριακής άσκησης

• Δομικά συστατικά υλης (άτομα, μόρια, ιόντα)
• Διαλυτότητα ένωσης σε νερό
• Ιοντικός και ομοιοπολικός δεσμός
• Ηλεκτρολύτες
• Ηλεκτρικό ρεύμα (Φυσική)

• Στοιχειώδης χειρισμός υάλινων σκευών (δοκιμαστικών σωλήνων, ποτηριών ζέσεως, ογκομετρικού κύλινδρου)
• Συναρμολόγηση ηλεκτρικού κυκλώματος, χειρισμός πολυμέτρου

Προαπαιτούμενες δεξιότητες

Προαπαιτούμενες γνώσεις

Αγωγιμότητα διαλύματος

Δείτε μια διαδραστική παρουσίαση σε αγωγιμότητα διαλυμάτων

Αγωγιμότητα διαλύματος

Πως μπορούμε με τη μελέτη της αγωγιμότητας ενός διαλύματος:

• να ανιχνεύσουμε τη μορφή των σωματιδίων με την οποία περιέχεται μια ουσία σε ένα υδατικό διάλυμα; Δηλαδή, το διάλυμα είναι ιοντικό ή μοριακό;

• να ερευνήσουμε τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η αγωγιμότητα

• να κάνουμε υποθέσεις για τη σωματιδιακή σύσταση του διαλύματος αλλά και τη μορφή των δομικών συστατικών της διαλυμένης ουσίας σε καθαρή μορφή (πριν αυτή διαλυθεί στο νερό)

Το ερώτημα μας

Ορισμός

• Η ηλεκτρική αγωγιμότητα διαλύματος είναι μια μαθηματική έκφραση της ικανότητας ενός υδατικού διαλύματος να άγει το ηλεκτρικό ρεύμα.
• Μονάδα μέτρησης: S (Siemens , SI.)

Αγωγιμότητα διαλύματος

Παράγοντες

H αγωγιμότητα εξαρτάται από:

• την παρουσία ιόντων,
• το σθένος τους,
• την κινητικότητα τους,
• τη συγκέντρωση τους,
• τη θερμοκρασία,
• το ιξώδες του διαλύματος και
• το μέγεθος της διαφοράς δυναμικού με την οποία γίνεται η μέτρηση.

Αγωγιμότητα διαλύματος

Παράγοντες

Η αγωγιμότητα εξαρτάται από τα γεωμετρικά στοιχεία των ηλεκτροδίων:

• το εμβαδόν της επιφάνειας των ηλεκτροδίων
• την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων

Αγωγιμότητα διαλύματος

Αγωγιμότητα διαλύματος

Συνεχές ή εναλλασσομενο

Η χρήση συνεχούς ρεύματος προκαλεί ηλεκτρόλυση του διαλύματος με αποτέλεσμα:

• την πόλωση των ηλεκτροδίων και
• την μεταβολή της συνθέσεως του ηλεκτρολύτη κυρίως στην περιοχή των ηλεκτροδίων (ηλεκτρόλυση)
• άλλες αρνητικές επιπτώσεις

Με τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος (συχνότητας περίπου 1 kHz) αποφεύγεται αυτό το πρόβλημα

Αγωγιμόμετρο

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

• Μικρές ποσότητες διαλυμάτων
• Οικονομία χρόνου
• Ευελιξία

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

• Ακρίβεια μέτρησης
• Ευαισθησία κατασκευής

Μικροαγωγιμόμετρο

Κλασσικό αγωγιμόμετρο

Αγωγιμότητα διαλύματος

+-

Το κύκλωμα μας

Αγωγιμότητα διαλύματος

Ηλεκτρόδια

Ηλεκτρόδια χαλκού

Ηλεκτρόδια γραφίτη

Αγωγιμότητα διαλύματος

Επιφάνεια εργασίας

Αγωγιμότητα διαλύματος

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ

• άλατα: NaCl, CuSO4, NH4Cl ...
• βάσεις: NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH3
• οξέα: HCl, H2SO4, CH3COOH,

• ζάχαρη,
• γλυκόζη,
• καθαρό οινόπνευμα
• ασετόν
• γλυκερίνη

ιοντικό διάλυμα

Διερεύνηση: είδος διαλυμένης ουσίας

μοριακό διάλυμα

Αγωγιμότητα διαλύματος

Μεγάλη συγκέντρωση

Διερεύνηση: επίδραση συγκέντρωσης

Μικρή συγκέντρωση

Αγωγιμότητα διαλύματος

Μεγάλη συγκέντρωση

Διερεύνηση: επίδραση συγκέντρωσης

Μικρή συγκέντρωση

Αγωγιμότητα διαλύματος

ισχυρός ηλεκτρολύτης

Εκτός ύλης (Ά Λυκείου);

Διερεύνηση: ισχύς ηλεκτρολύτη

ασθενής ηλεκτρολύτης

Αγωγιμότητα διαλύματος

Απαιτούμενα υλικά-σκεύη

Αγωγιμότητα διαλύματος

Φτιάχνει το πλαστικοποιημένο φύλλο-επιφάνεια εργασίας

Βήμα 2

Αγωγιμότητα διαλύματος

Introduction ere

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ που ακολουθεί ο καθηγητής

Βήμα 4

Θέτει το διερευνητικό ερώτημα στους μαθητές και διακριτικά, καθοδηγεί

Δείχνει τη χρήση του αγωγιμόμετρου στους μαθητές-τριες

Ετοιμάζει υλικά και διαλύματα

Βήμα 3

Βήμα 1

+ info

+ info

+ info

+ info

Αγωγιμότητα διαλύματος

Χρησιμοποεί προσομειώσεις

Βήμα 3

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ που ακολουθεί ο μαθητής : ΠΕΙΡΑΜΑ

+ info

+ info

+ info

Βήμα 2

Επεξεργάζεται τα αποτελέσματα και οδηγείται σε συμπεράσματα

Χρησιμοποεί το αγωγιμόμετρο στα δοθέντα υλικά-διαλύματα

Βήμα 1

απαιτεί flash player

Ισχυρό οξύ ΗΑ

Ασθενές οξύ ΗΑ

Φωτόδεντρο: Διάλυμα NaCl

Φωτόδεντρο: Διαλύματα

PHET

• Διάλυμα ζάχαρης 0,1 Μ και 1 Μ
• Διάλυμα NaCl 0,1 M και 1 Μ
• Διάλυμα CuSO4 0,1 M και 1 Μ
• Διάλυμα NaOH 0,1 M και 1 Μ
• Διάλυμα ΗCl 0,1 M κσι 0,1 Μ
• Διάλυμα CH3COOH 0,1 M
• Διάλυμα NH3 0,1 M και 1 Μ

• Απιονισμένο νερό
• Νερό βρύσης
• Οινόπνευμα
• Στερεό NaCl
• Ασετόν
• Γλυκερίνη

• μεταξύ διαφορετικών ουσιών;
• μεταξύ διαφορετικών συγκεντρώσεων;

Γιατί η φωτεινότητα αλλά και οι ενδείξεις του αμπερόμετρου είναι διαφορετική μεταξύ των διαλυμάτων;

1) Ρίχνουμε 8-10 σταγόνες από το κάθε διάλυμα στην πλαστικοποιημένο φύλλο εργασίας: επιφάνεια εργασίας2) Συνδέουμε το αγωγιμόμετρο με την πηγή ρεύματος3) Βυθίζουμε τα ηλεκτρόδια στο διάλυμα 4) Παρατηρούμε και καταγράφουμε5) Πλένουμε με απιονισμένο & σκουπίζουμε τα ηλεκτρόδια με χαρτί κουζίνας 6) Επαναλαμβάνουμε

• παρατηρεί τη φωτεινότητα του λαμπακιού
• καταγράφει την ένδειξη του αμπερόμετρου

Βυθίζει τα ηλεκτρόδια του αγωγιμόμετρου σε καθένα από τα δοθέντα υλικά - διαλύματα και

• βρούμε τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η αγωγιμότητα;
• βρούμε τη σωματιδιακή φύση της διαλυμένης ουσίας;

Που πιθανώς θα χρειαστεί καθοδήγηση;

Πως η φωτεινότητα τις λάμπας μαζί με τις ενδείξεις του αμπερόμετρου μπορούν να μας καθοδηγήσουν ώστε να: