Определение электрической проводимости веществ
Демонстрация электрической проводимости растворов и твердых веществ. Для постановки этих опытов чаще всего используют самодельные приборы, которые включают в сеть с напряжением 127 В или 220 В.
Однако при проведении опытов с растворами электролитов в открытых сосудах можно использовать напряжение не более 12 В.
Это требование ограничивает применение различных вариантов самодельных приборов для демонстрации электрической проводимости веществ.
А также выпускаемого промышленностью «Набора для опытов по химии с электрическим током» , который комплектуют лампой-индикатором на 36, 42 В.
Чтобы использовать напряжение 42 В для нормального свечения лампочки, следует сосуд с электролитом закрыть полиэтиленовой крышкой с отверстиями для электродов.
Подключение прибора к источнику тока осуществляют лишь после монтажа всей установки.
Прибор для определения проводимости
Проверить проводимость веществ собирают соответствующую установку (рис. 2). В крышку 1 ввинчивают стержень 2, на котором закрепляют панель 3 с электродами 4.
Последние опускают в стакан 5 с исследуемым раствором и закрытой крышкой 6. В штекерные гнезда 7 вставляют электрическую лампочку 8.
Подключают прибор к источнику тока с напряжением 42 В и наблюдают за свечением лампы.
Для этой цели используют электроды, представляющие собой угольные пластинки, соединенные с металлическими стержнями.
Металлическая часть этих электродов изолирована.
Таким образом, поверхность соприкосновения электродов с раствором электролита остается постоянной при увеличении его объема в случае разбавления.
Такая конструкция электродов позволяет избежать часто встречающуюся ошибку: яркость свечения лампы зависит не только от разбавления раствора, но и от площади соприкосновения электродов с электролитом.
Рис. 2. Установка для определения электрической проводимости веществ:
1— крышка прибора, 2 — стержень, 3 — панель, 4 — электрод, 5 — стакан с раствором электролита, 6 — крышка для стакана, 7 — штекерные гнезда, 8 — электрическая лампочка.
Электрическая лампочка является приблизительным индикатором. Более точные измерения могут быть выполнены с помощью шкальных приборов.
Такая установка показана на рисунке 2. В качестве индикатора вместо электрической лампочки использован демонстрационный вольтметр с гальванометром 1 со сменной шкалой на 15 В.
Установку монтируют из деталей «Набора для опытов по химии с электрическим током».
Электроды на панели 2 соединяют с источником тока 3 и вольтметром с гальванометром 1 в строгом соответствии с рисунком.
При отсутствии промышленного прибора можно использовать указатели электрической проводимости, описание которых дано в методической литературе.
При погружении электродов в растворы электролитов лампочка загорается, а стрелка амперметра отклоняется в зависимости от силы электролита, его концентрации.
С помощью указателя (индикатора) электрической проводимости можно в короткое время сделать определения для нескольких твердых веществ, растворов и расплавов (для этого используют легкоплавкую соль, например нитрат натрия с температурой плавления 330°С, смесь нитратов натрия и калия).
Электрическую проводимость расплавов убедительно и наглядно можно продемонстрировать на опыте со стеклом, впервые предложенном Ю. В. Плетнером.
При обычной температуре стекло не проводит электрический ток, в расплавленном и даже только в размягченном состоянии проводит.
В этом можно убедиться по загоранию электрической лампочки.
Для демонстрации опыта собирают установку, изображенную на рисунке 3.
Вывод
Эксперименты по определению электрической проводимости веществ играют важную роль в изучении основных принципов электрохимии.
Использование самодельных приборов, а также специализированных наборов для опытов позволяет наглядно демонстрировать, как различные растворы и твердые вещества проводят электрический ток.
Сравнение проводимости разбавленных и концентрированных растворов, наглядное отображение изменений при погружении электродов в электролит.
А также наблюдение за яркостью лампочки или отклонением стрелки амперметра — все это дает возможность глубже понять физические свойства исследуемых веществ.
Опыт с расплавленным стеклом, в частности, подчеркивает удивительную природу материалов, которая изменяется под воздействием температуры.
Эти эксперименты не только развивают интерес к химии, но и формируют навыки критического мышления и научного подхода.
Таким образом, изучение проводимости веществ становится захватывающим и познавательным процессом, открывающим новые горизонты для дальнейших научных открытий.