Effect of Temperature and Salt Addition on the Conductivity of Sodium(polystyrene sulfonate) Aqueous Solutions

Abstract

Abstract In this work I have studied the conductivity of sodium(polystyrene sulfonate) (NaPSS) aqueous solutions as a function of NaPSS concentration in the range 0.15 g – 2.0 g NaPSS in 100 ml of distilled water and in sodium chloride solutions at concentrations in the range of 0.1 M - 0.4 M and temperature in the range of 278 K – 328 K. The conductivity is found to increases with increasing NaPSS concentration both in pure water and in salt solutions. It is also found that the conductivity increases with increasing either NaCl concentration or temperature. The interesting findings here is the additivity rule: that the conductivity of the polyelectrolyte (k_ps) in the salt solution is the sum of its conductivity (k_p)in pure water plus the conductivity of the salt (k_s)holds only at low NaPSS concentration and deviates at higher NaPSS concentrations. This additivity rule holds better the higher the temperature and the higher the salt concentration. What is more interesting is that the contribution of NaPSS to the conductivity of the solution is more in pure water than in salt solution and that its contribution is higher the lower the NaCl concentration in salt solutions. This latter behaviour is only found at high NaPSS concentration while it is inverted at low NaPSS concentration. These findings will certainly contribute to a better understanding of the complex behaviour of the conductivity of polyelectrolytes in aqueous solutions.

نبذه مختصره تم في هذا البحث دراسة الموصليه الكهربائية للمحاليل المائية للمركب الالكترولايتي المسمى متعدد ستايرين سلفونات الصوديوم (NaPSS)٬ عند تراكيز ودرجات حرارة مختلفة اضافة الى اجراء ذات القياسات بوجود تراكيز مختلفة من كلوريد الصوديوم٬ وقد وجد ان هناك زيادة في قيم الموصلية الكهربائية مع زيادة تركيز مركب NaPSS سواء المحاليل التي احتوت على المركب الالكترولايتي لوحده او بوجد ملح كلوريد الصوديوم٬ كما ان هذه الموصلية شهدت زيادة في قيمها مع رفع درجات الحرارة وهو امر مرتبط بزيادة حركة الايونات نتيجة لهذه الزيادة اضافة الى انخفاض لزوجة المحاليل مما يعزز حركة هذه الجزيئات٬ لكن اللافت في هذه النتائج ان مقدار الزيادة في هذه الموصلية لم يكن مقدارا جمعيا لكلا المركبين عند كافة التراكيز تم دراستها٬ فعند التراكيز المنخفضة لمركب NaPSS كانت خاصية الإضافة(additivity rule) صالحة لكن حدث انحراف واضح في هذه الخاصية مع الزيادة المضطردة في تراكيز NaPSS٬ اما في الحالات التي تم فيها زيادة درجات الحرارة او تركيز ملح كلوريد الصوديوم فإن خاصية الإضافة كانت اكثر صلاحية وانطباقا٬ اما النتائج الاكثر لفتا للانتباه فهي ان اجراء عملية طرح لقيم مساهمة الملح للموصلية تبين ان موصلية ايونات NaPSS لها موصلية اعلى في حال وجودها في الماء النقي مقارنة مع وجودها في المحاليل الملحية وان هذه المساهمة تكون اعلى عند تراكيز منخفضة من الملح وعالية NaPSS٬ ويمكن ان يتم تفسير هذا السلوك بقيام ايونات الملح المضافة عند التركيز العالية بإعاقة حركة جزيئات NaPSS وبالتالي التقليل من الموصلية الكهربائية الناتجة عنها.