离子迁移数测定中各物质的量的关系

离子迁移数测定中各物质的量的关系张光玺（云南大学化学系昆明６５００９１）在物理化学教材中，离子迁移数测定方法之一是希托夫（Ｈｉｔｔｏｒｆ）法。其基本原理是：通电于电解质溶液之后，溶液中的正、负离子分别向阴－阳两极移动，并在相应的两极界面上发生还原或氧...     

Hittorf法测定离子迁移数实验的改进

以不同浓度的CuSO4溶液为电解质,Pt电极和Cu电极分别为电解电极,通过观察通电前后电解质溶液阳极区和阴极区颜色的变化,定性分析离子的电迁移现象.通过电极上产生/溶解Cu的变化量以及CuSO4溶液浓度的变化,计算了不同浓度CuSO4溶液中离子的迁移数,并对浓度等因素对迁移数的影响规律进行了探讨.本文对传统离子迁移数的实验进行了改进,旨在加深学生对离子电迁移现象的认识及对迁移数概念的理解.     

无限稀释氯化氢水溶液中离子迁移数的测定

基于Debye-Hückel-Onsager理论讨论了离子迁移数与电解质溶液浓度的关系,并介绍了测定无限稀释条件下离子极限迁移数的实验方法。实验证明,测得的迁移数与溶液浓度关系可以计算为一个线性拟合函数,并外推至零浓度,从而得到极限迁移数。因此,这个传统教学实验可以做出改进,以增进学生对电解质理论的理解。     

聚合物电解质离子迁移数的测定方法

介绍了用于测定理想聚合物电解质中离子迁移数的三种比较常用的电化学方法,阐述了实际聚合物电解质输运性质和理想聚合物电解质输运性质之间的区别,并说明了实际聚合物电解质的离子迁移数的测定方法。     

电解质溶液的Hall效应

本文介绍电解质溶液Ｈａｌｌ效应，讨论Ｈａｌｌ电压的测量及由此求出离子迁移数的方法，简要论述Ｈａｌｌ效应的修正。     

电动势法测定硫酸铜的离子迁移数

离子迁移数作为物理化学的重要参数,其测定是大学物理化学实验中的基础内容.以基础物理化学实验中离子迁移数的测定为基础,结合电动势的测定等实验,设计建立了一套电动势法测量溶液中铜离子与硫酸根离子迁移数的实验装置,得到的离子迁移数与文献值基本一致.尝试基于大学生在物理化学实验中已掌握的实验技能,综合电化学学科领域的知识,设计探索电动势测量离子迁移数的新方法,有助于提升学生对知识的综合运用能力.     

用不对称膜研究电解质溶液结构

从电解质溶液向不对称膜内扩散过程中,研究电解质溶液的动态结构,这种动态结构与用电场作用下离子迁移形成的动态结构不同。实验表明:CuSO_4,CdSO_4,NiSO_4及Na_2SO_4电解质溶液浓度增大时,负离子与离子对形成三离子缔合物,但这种缔合力很弱,在电场作用下,这种三离子缔合物被破坏而变成离子及离子对。     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(II): 混合电解质溶液

假定纳滤膜具有狭缝状孔, 使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征, 用流体力学半径和无限稀释扩散系数表征了离子特性. 采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Poisson-Boltzmann理论描述了混合电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象, 计算了三种商用纳滤膜(ESNA1-LF, ESNA1和LES90)对同阴离子、同阳离子和含四种离子的混合电解质体系中离子的截留率, 并与实验数据进行了比较. 计算结果表明, 电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移, 纳滤膜对混合电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定. 该模型在低浓度时对含一价离子的混合电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果比较准确, 但对高浓度或含高价离子的混合电解质溶液则偏差较大.     

盐酸在氨基酸水溶液中热力学性质的研究——Ⅰ.甘氨酸+盐酸+水体系

生物体液可看作是由多种离子与氨基酸、蛋白质组成的混合电解质溶液,研究电解质或离子与这些氨基酸、蛋白质间的相互作用对了解生物体液内复杂的作用机理,揭示许多生命现象具有重要意义。1978年以来,Kelley采用有液体接界的电池研究了几种氨基酸或肽与一些碱金属氯化物的相互作用自由能,为研究电解质与氨基酸、蛋白质间的相互作用奠定了基础。研究溶质的迁移热力学性质是了解溶质-溶剂间相互作用以及溶液微观结构的常用手段。以氨基酸水溶液作为含水离子溶剂,用电动势法研究电解质从水到该溶液中的迁移热力学性质,进而研究电解质与氨基酸间的相互作用是可行的,目前这方面的研究工作很少见文献报导。本文通过测定电池:     

隔膜电解法测定离子水化数

在电解质溶液中,离子往往以水化离子形式存在,水化离子的形成影响溶液的静态和动态性质。离子水化数的测定有助于了解电解质溶液的结构,也为电解质溶液理论所需要。在已经提出的测定离子水化数的方法中,被引用得较多的几种经典方法和近代方法,或者由于方法本身的限制,或者在处理数据时所作的假设不尽合理,因此这些方法尚未满意地解决离子水化数的测定。迄今人们仍在不断寻求各种新的方法。本文将离子交换膜作为电解池的隔膜,电解时测量通过电解池的电量和阴极室或阳极室溶液体积的变化,并作必要的体     

Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质,Pt为电极,组成氢-空气燃料电池,测定了该电池600～1000℃下电流-电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子(质子、氧离子、电子空穴)迁移数及其电导率。实验表明,该电池放电性能良好,能稳定地输出电能,1000℃时的最大输出电流密度为680mA.cm^-^2。正、负Pt电极极化特性很小,放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生。在氢-空气燃料电池条件下,Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子(质子+氧离子)导电性。随着温度升高,质子迁移数减小而氧离子迁移数增大,当温度为780℃时,质子和氧离子迁移数相同(0.46),在低于780℃时,质子电导占优势,而在高于780℃时,氧离子电导占优势。     

迁移管形状对希托夫法测定离子迁移数结果的影响

在希托夫法测定Cu~(2+)离子迁移数的物理化学实验教学中,目前常用直形和U形两种类型的迁移管,其中使用U形迁移管从阴极区溶液浓度变化算出的迁移数误差较大。以CuSO_4为电解质,Cu电极为电解电极,采用分光光度法分别测定了通电后直形、U形和n形三种迁移管中CuSO_4溶液浓度随高度的分布情况。研究发现,迁移管的形状对中部区溶液的浓度有较大影响。对于U形和n形迁移管,由于阴极位于迁移管底部,主要受重力作用引起的对流因素的影响,通电后中部区浓度会发生明显改变,并影响到阴极区溶液浓度,导致误差较大;使用直形迁移管受该因素的影响很小,能得到更为准确的结果。     

Ba0.95Ce0.9Y03-α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质,Pt为电极,组成氢-空气燃料电池,测定了该电池600～1000℃下电流-电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子(质子、氧离子、电子空穴)迁移数及其电导率.实验表明,该电池放电性能良好,能稳定地输出电能,1000℃时的最大输出电流密度为680 mA@cm-2.正、负Pt电极极化特性很小,放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生.在氢-空气燃料电池条件下,Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子(质子+氧离子)导电性.随着温度升高,质子迁移数减小而氧离子迁移数增大,当温度为780℃时,质子和氧离子迁移数相同(0.46),在低于780℃时,质子电导占优势,而在高于780℃时,氧离子电导占优势.     

离子液体在多孔碳电极上的电化学性能

制备了数种离子液体及离子液体有机溶液电解质,用线性电位扫描法测试了它们的电化学窗口;并通过循环伏安、交流阻抗、电势阶跃等电化学方法,对它们在多孔碳电极中的电化学性能进行了研究.实验结果表明:溶剂对1-乙基-3-甲基咪唑类离子液体有机溶液电解质的电化学窗口有较大的影响.离子液体及离子液体有机溶液电解质在多孔碳电极上的电化学性能与其电导率密切相关,电导率越大,充电时间常数越小,比容量越大;但比容量降低的倍率远小于电导率降低的倍率.     

投影实验之十三——离子迁移

在电场作用下,电解质溶液中的阳离子向负极移动,阴离子向正极移动。本实验用硫酸铜和重铬酸钾（或硫酸铜与高锰酸钾）的混合溶液能同时看到阴阳两种离子发生迁移,现象明显,比一般只用硫酸铜或高锰酸钾一种溶液作离子迁移实验的效果好。     

锂单离子导电固态聚合物电解质

锂单离子导电固态聚合物电解质是一类锂离子迁移数接近1的锂离子导体,可以有效避免阴离子移动产生浓差极化,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来固态聚合物电解质的研究热点。本文综述了锂单离子导电固态聚合物电解质的研究进展,重点关注了电导率和锂离子迁移数较高的体系,并简要评述了锂单离子导电固态聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(I): 单一电解质溶液

电解质溶液在纳滤膜中的截留率对于膜法海水淡化和重金属离子的脱除非常重要. 本文假定膜具有狭缝状孔, 采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Gouy-Chapman理论来描述电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象. 使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征, 这三个参数可通过Levenberg-Marquardt方法由实验数据关联得到. 本文使用该模型计算了两种商用纳滤膜(NF45和SU200)对1-1型(NaCl, KCl, LiCl), 2-1型(K₂SO₄)和2-2型(MgSO₄)单一电解质溶液的截留率, 并与实验数据进行了比较, 两者吻合较好. 计算结果表明电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移, 纳滤膜对电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定. 该模型在低浓度时对电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果较准确, 但对高浓度电解质溶液则偏差较大.     

纳滤膜对电解质溶液分离特性的理论研究(Ⅰ):单一电解质溶液

电解质溶液在纳滤膜中的截留率对于膜法海水淡化和重金属离子的脱除非常重要.本文假定膜具有狭缝状孔,采用扩展Nernst-Planck方程、Donnan平衡模型和Gouy-Chapman理论来描述电解质溶液中离子在膜孔内的传递现象.使用纯水透过系数、膜孔径及膜表面电势来表征纳滤膜的分离特征,这三个参数可通过Levenberg-Marquardt方法由实验数据关联得到.本文使用该模型计算了两种商用纳滤膜(NF45和SU200)对1-1型(NaCl,KCl,LiCl),2-1型(K2SO4)和2-2型(MgSO4)单一电解质溶液的截留率,并与实验数据进行了比较,两者吻合较好.计算结果表明电解质溶液中离子在纳滤膜孔内传递的主要机理是离子的扩散和电迁移,纳滤膜对电解质溶液中离子的分离效果主要由空间位阻和静电效应决定.该模型在低浓度时对电解质溶液通过纳滤膜的截留率计算结果较准确,但对高浓度电解质溶液则偏差较大.     

物理化学教学中希托夫法计算离子迁移数的新策略*

希托夫法计算离子迁移数是大学物理化学教学中的重点和难点知识,也是实际教学过程中学生提问较多的内容之一。一些经典物理化学教材中只给出一两个相关例题,却并未介绍希托夫法计算离子迁移数的步骤和思路,导致学生难以深刻理解和掌握希托夫法计算离子迁移数的教学内容。提出采用希托夫法计算离子迁移数的新策略,并用实例进行详细阐述。通过提出的新策略,用希托夫法计算离子迁移数将更加方便、快捷且不易出错,有利于学生对离子迁移数知识的掌握及增加学习物理化学知识的兴趣。     

Ba_xCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质的氧离子导电性

固体电解质是指固体状态下具有较高电导率的离子导体,根据其传导离子所带电荷分为阳离子导体(如:Na+,Li+,H+等)和阴离子导体(如:F-,Cl-,O2-等)。固体电解质与液体电解质不同之处为:(1)是固态;(2)电荷载流子通常只有一种;(3)由于晶格能较大,通常在较高温度下离子才能迁移。具有实用价值的固体电解质的电导率一般在10-3S·cm-1以上,同时要求其离子迁移数要足够大。至今,已发现和合成了上百种固体电解质材料。在加速研制绿色化学电源、寻找高离子电导率、高化学稳定性、低成本的固体氧化物燃料电池(SOFC)固体电解质的研究中,ABO3钙钛矿型…