Αγωγιμότητα διαλυμάτων

Αγωγιμότητα διαλυμάτων

Εργαστηριακή πρόταση

Μαραγκάκης Μιχάλης ΧΗΜΙΚΟΣ

Ξεκιναμε εδω

Αγωγιμότητα διαλύματος

Οδηγίες ΙΕΠ για Α΄Λυκείου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο: Περιοδικός Πίνακας - Δεσμοί

Αγωγιμότητα διαλύματος

Στόχοι εργαστηριακής άσκησης

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.

Αγωγιμότητα διαλύματος

Προαπαιτούμενες γνώσεις

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

Δείτε μια διαδραστική παρουσίαση σε αγωγιμότητα διαλυμάτων

Προαπαιτούμενες δεξιότητες

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

Αγωγιμότητα διαλύματος

Το ερώτημα μας

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)

Αγωγιμότητα διαλύματος

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

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

Αγωγιμότητα διαλύματος

Αγωγιμόμετρο

Μικροαγωγιμόμετρο

Κλασσικό αγωγιμόμετρο

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

• Μικρές ποσότητες διαλυμάτων
• Οικονομία χρόνου
• Ευελιξία

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

• Ακρίβεια μέτρησης
• Ευαισθησία κατασκευής

Αγωγιμότητα διαλύματος

Το κύκλωμα μας

+ -

Αγωγιμότητα διαλύματος

Ηλεκτρόδια

Ηλεκτρόδια χαλκού

Ηλεκτρόδια γραφίτη

Αγωγιμότητα διαλύματος

Επιφάνεια εργασίας

Αγωγιμότητα διαλύματος

Διερεύνηση: είδος διαλυμένης ουσίας

μοριακό διάλυμα

ιοντικό διάλυμα

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ

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

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

Αγωγιμότητα διαλύματος

Διερεύνηση: επίδραση συγκέντρωσης

Μικρή συγκέντρωση

Μεγάλη συγκέντρωση

Αγωγιμότητα διαλύματος

Διερεύνηση: επίδραση συγκέντρωσης

Μικρή συγκέντρωση

Μεγάλη συγκέντρωση

Αγωγιμότητα διαλύματος

Διερεύνηση: ισχύς ηλεκτρολύτη

ισχυρός ηλεκτρολύτης

ασθενής ηλεκτρολύτης

Εκτός ύλης (Ά Λυκείου);

Αγωγιμότητα διαλύματος

Απαιτούμενα υλικά-σκεύη

Αγωγιμότητα διαλύματος

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ που ακολουθεί ο καθηγητής

Introduction ere

Βήμα 2

Βήμα 3

Βήμα 4

Βήμα 1

Δείχνει τη χρήση του αγωγιμόμετρου στους μαθητές-τριες

Φτιάχνει το πλαστικοποιημένο φύλλο-επιφάνεια εργασίας

Θέτει το διερευνητικό ερώτημα στους μαθητές και διακριτικά, καθοδηγεί

Ετοιμάζει υλικά και διαλύματα

+ info

+ info

+ info

+ info

Αγωγιμότητα διαλύματος

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ που ακολουθεί ο μαθητής : ΠΕΙΡΑΜΑ

Βήμα 1

Βήμα 3

Βήμα 2

Χρησιμοποεί το αγωγιμόμετρο στα δοθέντα υλικά-διαλύματα

Χρησιμοποεί προσομειώσεις

Επεξεργάζεται τα αποτελέσματα και οδηγείται σε συμπεράσματα

+ info

+ info

+ info

Φωτόδεντρο: Διαλύματα

Ασθενές οξύ ΗΑ

Ισχυρό οξύ ΗΑ

Φωτόδεντρο: Διάλυμα NaCl

PHET

απαιτεί flash player

• 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

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

• μεταξύ διαφορετικών ουσιών;
• μεταξύ διαφορετικών συγκεντρώσεων;

1) Ρίχνουμε 8-10 σταγόνες από το κάθε διάλυμα στην πλαστικοποιημένο φύλλο εργασίας: επιφάνεια εργασίας2) Συνδέουμε το αγωγιμόμετρο με την πηγή ρεύματος 3) Βυθίζουμε τα ηλεκτρόδια στο διάλυμα 4) Παρατηρούμε και καταγράφουμε 5) Πλένουμε με απιονισμένο & σκουπίζουμε τα ηλεκτρόδια με χαρτί κουζίνας 6) Επαναλαμβάνουμε

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

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

Που πιθανώς θα χρειαστεί καθοδήγηση;

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

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