تعيين كمية المادة عن طريق قياس الناقلية

قياس الناقلية الكهربائية يُعد من الأدوات العملية المستخدمة في الكيمياء التحليلية لتحديد كمية المادة المذابة في المحاليل. يعتمد هذا الأسلوب على قياس قدرة المحلول على توصيل التيار الكهربائي، وهو ما يرتبط بتركيز الأيونات الحرة فيه. تعيين كمية المادة عن طريق قياس الناقلية يُستخدم بشكل واسع لتحليل المحاليل الكيميائية في مجالات مثل الصناعة، الأبحاث العلمية، ومعالجة المياه. يوفر هذا القياس دقة وسرعة في الكشف عن التغيرات الكيميائية، مما يجعله خيارًا مثاليًا لتحديد تراكيز المواد المختلفة.

ملاحظة: توجد وثيقة التلميذ بصيغة الـ PDF في نهاية الدرس.

I ـ المحاليل المائية:

1 ـ الخلائط والمحاليل المائية:

التمييز بين الخلائط المتجانسة واللامتجانسة:

التجربة01: 

نأخذ أنابيب اختبار ونرقمها من (1) إلى(10) كما في الجدول ثم نسكب في كل أنبوب كمية من الماء المقطر

رقم الأنبوب	المادة المضافة	رقم الأنبوب	المادة المضافة
1	برمنغنات البوتاسيوم (KMnO4)	6	كحول الإيثيلي (C2H5OH)
2	كلور الصوديوم (NaCl)	7	شراب الشاي
3	كبريتات النحاسCuSO4))	8	كبريتات الباريوم (BaSO4)
4	سكر	9	زيت
5	سكر+ كلور الصوديوم	10	رمل

نضيف لكل أنبوب المادة المقترحة في الجدول مع رجها قليلا.

1 ـ ماذا تلاحظ في كل أنبوب ؟

2 ـ أكمل الجدول التالي بوضع علامة(×) في الخانة المناسبة:

رقم الأنبوب	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
خليط متجانس
خليط غير متجانس

الاجابة:

1 ـ نلاحظ في كل أنبوب تشكل خليط من طور واحد (متجانس) أو طورين متمايزين (غير متجانس).

2 ـ اتمام الجدول بوضع علامة(×) في الخانة المناسبة:

رقم الأنبوب	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
خليط متجانس	×	×	×	×	×	×	×	×
خليط غير متجانس									×	×

نتيجة 01:

الخليط مزيج من مادتين أوأكثر ’ نعتبره غير متجانس إذا أمكن تمييز مكوناته بالعين المجردة، وإذا تعذر ذلك نقول أنه متجانسا ونسميه حينئذ محلولا.

2 ـ مفهوم المحلول المائي:

التجربة:02

نأخذ 04 أنابيب اختبار ونرقمها من (1) إلى (04) ثم نملأ الأنابيب بالماء المقطر إلى الثلثين. ونضع في كل أنبوب المواد التالية:

1 ـ أكمل الجدول التالي:

رقم الأنبوب	1	2	3	4
المادة	KMnO4	NaCl	CuSO4	سكر
الملاحظة

2 ـ كيف تفسر توزع اللون في الأنبوب (1) والأنبوب (3)؟

الاجابة:

1 ـ اتمام الجدول:

رقم الأنبوب	1	2	3	4
المادة	KMnO4	NaCl	CuSO4	سكر
الملاحظة	محلول متجانس	محلول متجانس	محلول متجانس	محلول متجانس

2 ـ الأنبوب (1) : نلاحظ محلول بنفسجي ناتج عن إنحلال بلورات برمنغنات البوتاسيوم البنفسجية في الماء المقطر الشفاف ،والأنبوب(3): نلاحظ محلول أزرق ناتج عن تشرد ملح كبريتات النحاس في الماء المقطر وحركة الشواردCu²⁺ الزرقاء في المحلول.

نتيجة02:

المحلول المائي خليط متجانس يتكون من مادتين أو أكثر لا يمكن أن نميز بينها بالعين المجردة ’وتكون لجميع أجزائه نفس الخواص.

3 ـ تحضير محلول شاردي:

أ ـ المذاب جسم صلب شاردي:

تجربة: 

نركب دارة كهربائية من مصباح، ومولد، ولبوسين (سلكين غير معزولين):

1 - نضع كمية من بلورات KMnO₄ في بيشر، ثم ندخل فيها اللبوسين كما في الشكل: ـ ماذا تلاحظ ؟

2 ـ نضيف كمية من الماء الى البيشر الذي يحتوي KMnO₄ ـ ماذا تلاحظ ؟

3 ـ نعيد نفس التجربة باستعمال: السكر، NaCl، CuSO₄ ـ ماذا تلاحظ ؟

4 ـ ما هي المحاليل التي تمرر التيار الكهربائي؟

5 - بماذا تمتاز المحاليل المائية التي تمرر التيار الكهربائي؟ وكيف نسميها ؟

6 - بماذا تمتاز المحاليل المائية التي لا تمرر التيار الكهربائي؟ وكيف نسميها ؟

الاجابة:

1 ـ نلاحظ عدم اشتعال المصباح برغم من غلق الدارة الكهربائية، ومنه نستنتج أن بلورات KMnO₄ الصلبة لا تنقل التيار الكهربائي. 

2 ـ نلاحظ اشتعال المصباح في هذه الحالة، وهذا دلالة على تحرر الشوارد K⁺ الشفافة، وشوارد MnO₄^- البنفسجية في المحلول الناتج، وبانتقالها فيه يسري التيار الكهربائي.

3 ـ السكر: نلاحظ أنه لا يمرر التيار الكهربائي، لأن جزيئاته تبقى متعادلة كهربائيا، ولا توجد حاملات الشحنة.

CuSO₄ : نلاحظ أنه لا يمرر التيار لعدم انتقال الشوارد، أما عند انحلالها في الماء وتشردها تصبح ناقلة للتيار.

NaCl : نلاحظ أنه لا يمرر التيار لعدم انتقال الشوارد، أما عند انحلالها في الماء وتشردها تصبح ناقلة للتيار.

4 ـ المحاليل التي تمرر التيار الكهربائي هي المحاليل الشاردية فقط ـ الكهروليتات.

5 ـ تمتاز بخاصية الناقلية للكهرباء كونها محاليل شاردية، وتسمى بالمحاليل الشاردية، أو الكهروليتات.

6 ـ تمتاز المحاليل المائية بخاصية عدم الناقلية كونها محاليل غير شاردية، وتسمى نتيجة لذلك بالمحاليل الجزيئية.

نتيجة:

في الجسم الصلب الشاردي، الشوارد تحتل مواقع معينة ولا تنتقل، فالجسم الصلب الشاردي معتدل كهربائيا، وعند انحلاله في الماء تنفصل الشوارد مكونة شحنات (شوارد) حرة الحركة في المحلول، فيكون حينئذ ناقلا للتيار الكهربائي. بينما السكر يحتوي على روابط  تكافؤية، وعند انحلاله في الماء تنفصل جزيئاته، ولكنها تبقى متعادلة، فلا وجود لشحنات حرة في المحلول المائي الذي لا ينقل التيار الكهربائي.

ب ـ الجزيئات المستقطبة H₂O ،HCl 

جزئي الماء H₂O:

نشاط: إبراز قطبية الماء، وأهميته في المحاليل:

تجربة:

نأخذ مسطرة بلاستيكية ونقوم بدلكها بقطعة من الصوف. ثم قرب المسطرة من حنفية يسيل منها خيط رفيع من الماء.

1 ـ ماذا تلاحظ ؟

2 ـ كيف تفسر ذلك ؟

الاجابة:

1 ـ نلاحظ إنجذاب الماء نحو المسطرة المدلوكة كما في الصورة.

2 ـ التفسير: جزيئات الماء مستقطبة، أي كل جزيء له قطبان كهربائيان، حيث يحمل كل قطب شحنة جزئية أحدهما موجبة والأخرى سالبة.

نتيجة:

يحتوي جزئ الماء رابطة مستقطبة بين الأكسجين والهيدروجين ناتجة عن وضع إلكترون ذرة الهيدروجين وإلكترون من ذرة الأكسجين ليتكون زوج إلكتروني، وهما إحصائيا قريبين من ذرة الأكسجين بدلا من ذرة الهدروجين. عدم التساوي في التوزيع يجعل ظهور شحنة عنصرية موجبة على كل من ذرتي الهيدروجين وشحنة سالبة على ذرة الأكسجين فيصبح جزيء الماء مستقطب أو قطبي.

جزيء كلور الهيدروجين HCl:

نشاط: إنحلال جزيء غاز كلور الهدروجين في الماء منتجا شوارد:

تجربة:

نضع كمية من غاز كلور الهيدروجين في حوجلة مجففة، بها سدادة يخترق مركزها أنبوب زجاجي.ثم ننكس الحوجلة فوق حوض من الماء.

1 ـ ماذا تلاحظ ؟

2 - هل غاز كلور الهيدروجين ينحل في الماء؟ علل ؟

3 - إستعن بالجدول الدوري وحدد كهروسلبية كل فرد ؟

4 - قارن بين جزيء الماء وجزيء كلور الهيدروجين من حيث البنية ؟

5 - ماذا تستنتج ؟علل؟

الاجابة:

1 ـ نلاحظ تدفق الماء من الحوض داخل الحوجلة بشكل نافورة مائية.

2 ـ نعم غاز كلور الهيدروجين ينحل في الماء بشراهة لأن جزيئاته مستقطبة مثل الماء ويتشكل محلول مائي شاردي يتدفق الى الفراغ الذي خلفه الغاز المنحل داخل الحوجلة بتأثير الضغط الجوي الخارجي.

3 ـ يتشكل جزيء كلور الهدروجين من ذرة الهدروجين (عنصر كهروجابي) وذرة الكلور (عنصر كهروسلبي) مرتبطتين برابطة تكافؤية بسيطة مستقطبة.

4 ـ جزيء الماء وجزيء كلور الهيدروجين كلاهما جزيء مستقطب

5 ـ توجد روابط جزيئية بين جزيئات الماء بسبب قطبيتها وكذلك الحال بالنسبة لجزيئات كلور الهدروجين ، وعند إمتزاجهما ينحل الغاز في الماء مشكلا محلولا مائيا شارديا ناقل للكهرباء.

نتيجة:

لغاز كلور الهيدروجين جزيء مستقطب. لذلك ينحل بشراهة في الماء. فعند ضغط 1 بار ينحل 13.5moLفي 1L من الماء. ذرة الكلور مثل ذرة الأكسجين لها كهروسلبية أكبر من ذرة الهيدروجين .فهي تجذب الزوج الإلكتروني للرابطة بين الكلوروالهدروجين لتتشكل شحنة عنصرية سالبة على ذرة الكلور وشحنة عنصرية موجبة على ذرة الهدروجين إذن الرابطة مستقطبة.

محلول كلور الهيدروجين يحتوي شوارد:

تجربة:

نملأ الوعاء إلى ثلثي حجمه بمحلول مائي لــ HCl، ثم نغمس فيه لبوسين من النحاس، ونصله على التسلسل مع أمبير متر، مولد، قاطعة.

1 ـ أرسم الدارة الكهربائية ؟

2 ـ هل المحلول يمرر التيار الكهربائي ؟

3 ـ هل محلول كلور الهيدروجين شاردي؟

4 ـ أكتب معادلة التفاعل أثناء الانحلال؟

الاجابة:

1 ـ رسم الدارة الكهربائية:

2 ـ نعم المحلول يمرر التيار الكهربائي.

3 ـ نعم محلول كلور الهيدروجين شاردي

4 ـ كتابة معادلة التفاعل أثناء الإنحلال:

HCl_(g) + H₂O_(ℓ) = H₃O⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

نتيجة:

يمر التيار في المحلول المائي لكلور الهيدروجين، ومنه نستنتج أن انحلال غاز HCl في الماء، يصاحبه تشكل شاردة الكلور Cl^- وشاردة الهيدرونيوم H₃O⁺.

II ـ النقل الكهربائي للمحاليل الشاردية:

تجربة:

نأخذ ورقة ترشيح ونبللها بمحلول K₂SO₄ ونضع عليها اللبوسين المتقابلين ثم نغلق الدارة. نفرغ بين الصفيحتين مزيجا من: CuSO₄.5H₂O ، K₂Cr₂O₇

1 - صف ماذا تلاحظ ؟

2 - صف ماذا يحدث بعد مدة (10 دقائق أو أكثر) ؟

3 - حدد اللون الظاهر على ورقة الترشيح من جانب المصعد ومن جانب المهبط. مع التفسير.

4 - ما طبيعة التيار الكهربائي في المحاليل الشاردية ؟ إشرح آلية حدوثه.

5 - قارن آلية النقل الكهربائي في المعادن مع آلية النقل في المحاليل الشاردية ؟

الاجابة:

1 ـ نلاحظ إنحراف مؤشر الأمبير متر وامتزاج لوني المحلولين في المنطقة الكائنة بين اللبوسين

2 ـ بعد مدة (10 دقائق أو أكثر) ينفصل اللونين الأزرق والبرتقالي عن بعضهما.

3 ـ تحديد اللون الظاهر على ورقة الترشيح من جانب المصعد ومن جانب المهبط. مع التفسير:

عند المصعد: اللون البرتقالي بسبب هجرة الشوارد المصعدية سالبة الشحنة Cr₂O₇^2- اليه أثناء سريان التيار في الدارة.

عند المهبط: اللون الأزرق بسبب هجرة الشوارد المهبطية موجبة الشحنة Cu²⁺ اليه.

4 ـ التيار الكهربائي عموما عبارة عن حركة جماعية منظمة لحاملات الشحنة ويتم سريان التيار في المحاليل الشاردية الناقلة بالإنتقال المزدوج لشوارد المحلول بين المسريين المغمورين في المحلول حيث تتجه الشوارد السالبة نحو المسرى الموجب للتيار بينما الشوارد الموجبة نحو المسرى السالب للتيار.

5 ـ ينتقل التيار الكهربائي في النواقل المعدنية بفضل انتقال الإلكترونات الحرة لذرات معدن السلك وبالإتجاه المعاكس لجهة انتقال الإلكترونات وفق الجهة الاصطلاحية دون انتقال المادة بينما في المحاليل الشاردية ينتقل بفضل الانتقال المزدوج للشوارد الموجبة والسالبة أي أن المحاليل الشاردية تمتاز بناقليتها للكهرباء.

III ـ عبارة الناقلية في جزء من محلول شاردي:

1 ـ المقاومة:

تُعرَّف المقاومة الكهربائية \(R\) لناقل يمرّ فيه تيار كهربائي شدته \(I\)، عند تطبيق توتر كهربائي \(U\) بين طرفيه، بأنها النسبة بين قيمة التوتر \(U\) بالفولط (V) وشدة التيار \(I\) بالأمبير (A)، أي:

\[ R=\frac{U}{I} \]

تُقدَّر المقاومة الكهربائية \(R\) في جملة الوحدات الدولية بوحدة الأوم، ويرمز لها بـ \(\Omega\)، حيث:

\[ 1\,\Omega=\frac{1\,V}{1\,A} \]

2 ـ عبارة الناقلية G العائدة لمحلول شاردي:

تعرف الناقلية بأنها تمثل مقدار سماحية مرور التيار الكهربائي عبر ناقل كهربائي، أو جزء من محلول، أي أنها مقلوب المقاومة بحيث:

$$G=\frac{1}{R}=\frac{I}{U}$$

وحدتها السيمنس (S).

3 ـ مدخل لقياس الناقلية في المحاليل الشاردية:

أ ـ تركيب خلية قياس الناقلية:

نسمي جملة الصفيحتين والفضاء المحدد بينهما، خلية قياس الناقلية (أنظر الشكل التالي):

ب ـ تحديد العوامل المؤثرة في الناقلية: 

لقياس الناقلية لمحلول ما نقوم بحصر جزء (حجم)، من هذا المحلول بين صفيحتين معدنيتين متماثلتين، سطح كل منهما S، وتفصلهما مسافة L، ثم نطبق عليهما بواسطة مولد من نوع GBF، فرق في الكمون متناوب جيبي قيمته الفعالة U_eff، وتواتره f منخفض، مع وضع أمبيرمتر على التسلسل معه، لقياس القيمة الفعالة I_eff لشدة التيار المار عبر الجزء من المحلول (أنظر الشكل التالي):

تذكير:

التيار المتناوب الجيبي:

هو تيار كهربائي يغير اتجاهه بشكل دوري، يمكن توليده فقط حسب قانون فرداي عن طريق مولد كهربائي متناوب. 

التواتر:

هو عدد الاهتزازات، أو الدورات المنجزة خلال ثانية واحدة، نرمز له بالرمز f، ويقاس بالهرتز.

مولد التوترات المنخفضة GBF:

هو جهاز يولد إشارات كهربائية، يمكن اختيار نوعها (جيبيه، مربعة، مثلثية)، وضبط سعتها بالفولط (V)، وتواترها بالهرتز(Hz)

ـ تأثير السطح (S) للخلية:

نشاط ـ 1 ـ

نأخذ محلولا شارديا من كلور الصوديوم (Na⁺ + Cl^-) تركيزه ثابت C = 0,01 mol/L، وحجمه V = 50 mL. ودرجة حرارة θ = 25°C. نأخذ: L = 1cm

ونغير في (S) مساحة جزء اللبوس المغمور في المحلول، ونقيس في كل مرة ناقلية G للمحلول، ونسجل النتائج في الجدول التالي:

6	5	4	3	2	1	S(cm2)
7.08	5.90	4.72	3.54	2.36	1.18	(G(mS
						G/S

1 ـ أكمل الجدول السابق؟ ـ ماذا تلاحظ ؟ 

2 ـ أرسم البيان G = f(S) ؟ ـ ماذا تلاحظ ؟

3 ـ أكتب العلاقة التي تربط الناقلية G بالسطح S للجزء المغمور في الخلية ؟

الاجابة:

1 ـ اتمام الجدول:

6	5	4	3	2	1	S(cm2)
7.08	5.90	4.72	3.54	2.36	1.18	(G(mS
1,18	1,18	1,18	1,18	1,18	1,18	G/S

نلاحظ أن G تزداد بزيادة S

2 ـ رسم البيان G = f(S) :

نلاحظ أن البيان عبارة عن خط مستقيم يمر بالمبدأ.

3 ـ العلاقة التي تربط الناقلية G بالسطح S للجزء المغمور في الخلية هي:

G = a.S

نتيجة:

الناقلية G تتناسب طردا مع السطح S للبوسين.

ـ تأثير البعد L بين صفيحتي الخلية:

نشاط ـ 2 ـ

نأخذ محلولا شارديا من كلور الصوديوم (Na⁺ + Cl^-) تركيزه ثابت C = 0,01 mol/L وحجمه V = 50 mL ودرجة حرارة θ = 25°C ، نأخذ: S = 5 cm²

ونغير في البعد L بين صفيحتي الخلية، ونقيس في كل مرة ناقلية المحلول، ونسجل النتائج في الجدول التالي:

5	4	2.5	2	1	0.5	(L(cm
1.18	1.47	2.36	2.95	5.9	11.8	(G(mS
						1/L(cm-1)
						G×L
						G/L

1 ـ أكمل الجدول السابق؟ ـ ماذا تلاحظ ؟

2 ـ أرسم البيان G = f(1/L) ؟

3 ـ ماذا تستنتج ؟

4 ـ أكتب العلاقة التي تربط الناقلية G بالبعد L بين الصفحتين؟

الاجابة:

1 ـ إتمام الجدول:

5	4	2.5	2	1	0.5	(L(cm
1.18	1.47	2.36	2.95	5.9	11.8	(G(mS
0,2	0,25	0,4	0,5	1	2	1/L(cm-1)
5,9	5,88	5,9	5,9	5,9	5,9	G×L
0,236	0,367	0,944	1,475	5,9	23,6	G/L

نلاحظ أن L تزداد، G تتناقص.

2 ـ رسم البيان G = f(1/L) :

3 ـ نستنتج ان الناقلية G متناسبة طردا مع مقلوب البعد بين الصفيحتين.

4 ـ العلاقة التي تربط الناقلية G بالبعد L بين الصفحتين:

$$G = b \cdot \frac{1}{L}$$

نتيجة عامة:

مما سبق نستنتج أن ناقلية محلول شاردي، متناسبة طردا مع مساحة سطح المسريين S، وعكسيا مع البعد بينهما L.

ونكتب:

$$G=\frac{\sigma \cdot S}{\mathrm{L}}$$

ـ علاقة الناقليةG  بالتركيزC  للمحلول (مخطط المعايرة لخلية قياس الناقلية):

نحقق التركيب التجريبي لقياس الناقلية:

الوسائل والمواد المستعملة:

ـ محلول لكلور الصوديوم تركيزه 10^-1mol/L (المحلول الأب).

ـ خلية قياس الناقلية، فولطمتر، أمبير متر، مولد GBF

ـ أنابيب اختبار، بيشر. 

   نحضر من المحلول الأب عدة محاليل ممددة لها نفس الحجم 100 mL ، ومختلفة التركيز، نقيس شدة التيار والتوتر، ثم نحسب الناقلية G بالنسبة لكل محلول، ونسجل النتائج في الجدول التالي:

10	8	6	4	2	C×10-3mol.L-1
81	63	48	35	18	(I(mA
11.4	11,5	11,8	12,0	12,2	U(V)
					(G = I/U (mS
20	18	16	14	12	C×10-3mol.L-1
155	140	123	107	95	(I(mA
11.0	11,1	11,2	11,2	11,3	U(V)
					(G = I/U (mS

1 ـ أكمل الجدول السابق؟

2 ـ أرسم البيان (G = f(C باستعمال سلم رسم مناسب؟ ـ ماذا تستنتج؟

3 ـ أوجد العلاقة البيانية G = f(C) ؟

4 ـ لدينا محلول ممدد لكلور الصوديوم تركيزه مجهول، هل يمكن تحديد تركيزه المولي من خلال العمل المنجز سابقا ؟ اذا كان الجواب بنعم  

ـ أذكر الطريقة المتبعة لتحقيق ذلك ؟

الاجابة:

1 ـ اتمام الجدول:

10	8	6	4	2	C×10-3mol.L-1
7,0	5,6	4,2	2,9	1,5	(G = I/U (mS
20	18	16	14	12	C×10-3mol.L-1
14,1	12,6	11,1	9,7	8,4	(G = I/U (mS

2 ـ رسم البيان (G = f(C :

3 ـ ايجاد العلاقة البيانية G = f(C) :

نلاحظ أن البيان عبارة عن خط مستقيم امتداده يمر من المبدأ ومنه: G = a.C حيث: a معامل توجيه المنحنى البياني.

ونكتب:

$$a = \frac{\Delta G}{\Delta C}$$

وبالتعويض نجد:

$$a = \frac{14.1 - 5.6}{20 - 8}$$

ومنه:

$$a = \frac{8.5}{12} = 0.71$$

إذن:

$$G=0.71\cdot C$$

4 ـ نعم يمكننا ذلك، حيث مخطط معايرة خلية قياس الناقلية يمكننا من تحديد تركيز محلول لكلور الصوديوم الممدد مجهول التركيز، حيث نقوم فقط بقياس ناقلية المحلول، ثم نطبق العلاقة المتحصل عليها من البيان.

جـ ـ الناقلية النوعية لمحلول شاردي:

ـ من البيانين G = f(S)، G = f(1/L) نجد أن:

$$G = \frac{\sigma \cdot S}{L}$$

المقدارS/L يميز الخلية المستعملة في القياس، ويسمى ثابت الخلية، ونرمز له بالرمز k ويقاس بالمتر(m)

نسمي المقدارσ الناقلية النوعية للمحلول، وتقاس  بالسيمنس على المتر (S/m)

، ونكتب: G = k.σ

ـ ومن البيان G = f(C) نجد: G = k'.C حيث k' لا يمثل ثابت الخلية.

بما أن G متناسبة طردا مع C، فان σ متناسبة طردا مع C، ومنه نكتب: σ = λ.C

حيث: λ : الناقلية النوعية المولية للمحلول الشاردي.

د ـ الناقلية النوعية المولية لمحلول شاردي:

لدينا العلاقة:

$$G = \frac{I}{U}$$

حيث أن I ناتج عن حركتي الشحنات (الشوارد) الموجبة والسالبة، في اتجاهين متعاكسين، ومنه نعبر عن التيار الكلي بالعبارة: I = I(X⁺) + I(X^-)

ونجد أن:

$$G = \frac{I(X^+)}{U} + \frac{I(X^-)}{U}$$

ومنه: G = G(X⁺) + G(X^-) حيث: G(X⁺) ناقلية الشحنات الموجبة، G(X^-) ناقلية الشحنات السالبة.

وبما أن σ متناسبة طرديا مع G، يمكن كتابة العلاقة: σ = σ(X⁺) + σ(X^-) 

ولدينا: σ = λ.C ، ومنه نكتب: σ = C[λ(X+) + λ(X-)]

ومنه نجد: λ = λ(X⁺) + λ(X^-) 

نتيجة:

الناقلية النوعية المولية الشاردية للمحلول (λ). تساوي مجموع الناقليتين النوعيتين الموليتين للشاردتين الموجبة والسالبة، المتواجدتين في المحلول:

$$\lambda ={\lambda }_{X^{+}}+{\lambda }_{X^{-}}$$

هـ ـ قانون كولروش:

إذا كان لدينا محلول يحتوي على عدة شوارد مختلفة، نعبر عن الناقلية النوعية بعبارة كولروش:

$$\sigma = \sum \left( [X^+] \cdot \lambda_{X^+} + [X^-] \cdot \lambda_{X^-} \right)$$

ملاحظة:

الناقلية النوعية المولية الشاردية λ للشاردة، مقدار فيزيائي خاص بكل شاردة، ولا يتعلق الا بدرجة الحرارة.

الناقلية النوعية المولية لبعض الشوارد عند θ = 25°C:

λi(mS.m2.mol-1)	المصعديات	λi(mS.m2.mol-1)	المهبطيات
19,9	HO-	35,0	H3O+
7,63	Cl-	5,01	Na+
7,81	Br -	7,35	K+
7,70	I-	7,35	NH4+
6,10	MnO4-	6,19	Ag+
7,14	NO3-	11,9	Ca2+

4 ـ معايرة مصل فيزيولوجي (التحقق من دلالته التجريبية):

نريد في هذه الدراسة أن نحدد كمية المادة لكلور الصوديوم NaCl، المنحلة في 1L من المصل الفيزيولوجي، عن طريق قياس الناقلية G للمحلول، ومقارنتها مع القيم المدونة على العلبة، (أنظر الصورة) للتأكد من مدى احترام الصانع لمعايير الجودة.

البروتوكول التجريبي المقترح:

1 ـ معايرة خلية قياس الناقلية، المستعملة في قياس ناقلية المصل الفيزيولوجي، وتتم وفق الخطوات التالية:

ـ تحضر محاليل قياسية من كلور الصوديوم تراكيزها: 10^-3mol/L < C < 10^-2mol/L

ـ قياس الناقلية G لجزء من هذه المحاليل المحصورة بين لبوسي خلية القياس.

ـ رسم البيان G = f(C) (مخطط معايرة خلية قياس الناقلية).

2 ـ تخفيف المصل الفيزيولوجي (Sérum)، ثم قياس ناقليته بنفس خلية قياس الناقلية المستعملة، وفي نفس درجة الحرارة، ومطابقة قيمتها على المخطط G = f(C)، واستنتاج قيمة التركيزC لمحلول المصل المخفف، والمحلول الأصلي.

3 ـ حساب كمية المادة، والكتلة في 1L من المصل الفيزيولوجي، ومقارنتها مع القيمتين المكتوبتين على العينة، ثم استنتاج مدى احترام الصانع لمعايير الجودة.

وثيقة التلميذ بصيغة الـ PDF