04.12.2008 r.
KONDUKTOMETRYCZNE WYZNACZANIE STAŁEJ I STOPNIA DYSOCJACJI SŁABYCH ELEKTROLITÓW

1. Wyniki pomiarów:

	CH3COOH	CH3COONa	NaCl	HCl
c [M]	χ [mS/cm]
0,1	0,480	7,52	10,61	39,90
0,05	0,337	3,94	5,50	20,40
0,025	0,237	2,08	2,83	10,31
0,0125	0,1661	1,086	1,478	5,25
0,00625	0,1171	0,545	0,762	2,65

1. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z:

- praktycznym zastosowaniem prawa niezależnej wędrówki jonów Kohlrauscha do wyznaczania granicznych przewodnictw molowych elektrolitów,

- konduktometryczną metodą wyznaczania stałej i stopnia dysocjacji słabego kwasu.

1. Schemat aparatury pomiarowej:

1. źródło napięcia

Rx- opór naczynka konduktometrycznego z badanym roztworem

R- znany opór pomiarowy

1. miernik przewodnictwa

1. Opracowanie wyników pomiarów:

1. Na podstawie zmierzonych przewodnictw właściwych badanych elektrolitów i ich stężeń sporządzamy wykresy zależności χ= f(c).

Na wykresach tych wyraźnie widać, iż przewodnictwo właściwe elektrolitu jest funkcją stężenia. W roztworach rozcieńczonych χ rośnie niemal liniowo ze wzrostem stężenia. Im elektrolit jest mocniejszy tym ten wzrost jest bardziej widoczny.

1. Wartości doświadczalne przewodnictw właściwych (χ) przeliczamy na przewodnictwa molowe () korzystając ze wzoru:

Wyniki przeliczeń zestawiamy w tabeli:

	CH3COOH	CH3COONa	NaCl	HCl
c [M]	χ [mS/cm]		χ [mS/cm]
0,1	0,480	4,80	7,52	75,20
0,05	0,337	6,74	3,94	78,80
0,025	0,237	9,48	2,08	83,20
0,0125	0,1661	13,28	1,086	86,88
0,00625	0,1171	18,736	0,545	87,20

1. Mając już wartości przewodnictw molowych poszczególnych elektrolitów, sporządzamy wykresy zależności = f().

Do tego celu obliczamy poszczególnych stężeń:

= 0,316

= 0,224

= 0,158

= 0,112

= 0,079

Na podstawie wykresów widzimy, że przewodnictwo molowe zmienia się nieco ze zmianą stężenia roztworu. Mianowicie w miarę rozcieńczania przewodnictwo molowe zwiększa się wskutek wzrostu dysocjacji.

1. Metodą ekstrapolacji do c=0 wyznaczamy wartości granicznych przewodnictw molowych (⁰) dla CH₃COONa, NaCl i HCl:

⁰_CH3COONa= 90,00

⁰_NaCl= 126,00

⁰_HCl= 430,00

Korzystając z prawa Kohlrauscha obliczamy ⁰ dla kwasu octowego:

⁰_CH3COOH= ⁰_CH3COONa + ⁰_HCl - ⁰_NaCl

⁰_CH3COOH= 90,00 + 430,00 - 126,00

⁰_CH3COOH= 394,00

Wartości granicznych przewodnictw molowych badanych elektrolitów zestawiamy w tabeli:

Elektrolit	^0, Scm^2mol^-1
CH3COONa	90,00
NaCl	126,00
HCl	430,00
CH3COOH	394,00

1. Na podstawie znajomości granicznego przewodnictwa molowego kwasu octowego oraz przewodnictw molowych dla badanych stężeń obliczamy stałą i stopień dysocjacji.

Stopień dysocjacji obliczamy ze wzoru:

α=

α₁= 4,80/394,00= 0,0122

α₂= 6,74/394,00= 0,0171

α₃= 9,48/394,00= 0,0241

α₄= 13,28/394,00= 0,0337

α₅= 18,736/394,00= 0,0475

Stałą dysocjacji obliczamy ze wzoru:

K₁= [0,0122 (4,80)²]/ [394,00 (394,00- 4,80)]= 1,83310^-6

Pozostałe stałe obliczamy w analogiczny sposób.

K₂= 5,09110^-6

K₃= 1,43010^-5

K₄= 3,96210^-5

K₅= 1,12810^-4

Wyniki przedstawiamy w tabeli:

c, M	Ka	pKa	α, %
0,1	1,83310^-6	5,737	1,22
0,05	5,09110^-6	5,293	1,71
0,025	1,43010^-5	4,845	2,41
0,0125	3,96210^-5	4,402	3,37
0,00625	1,12810^-4	3,948	4,75

Wyraźnie widać, iż wraz ze wzrostem stężenia rośnie wartość pK_a,

a maleje wartość stopnia dysocjacji.

Ostateczną wartość pK_a podajemy w postaci:

pK_a= t_0,95S

gdzie:

- średnia wartość pK_a,

t_0,95- parametr Studenta na poziomie ufności 0,95 i dla określonej liczby stopni swobody,

S- odchylenie standardowe średniej arytmetycznej.

= 4,845

S=

gdzie:

- = 4,845

- pK_a1, pK_a2, itd.

=5

S= 0,7066

pK_a= 4,845± 0,950,7066

pK_a= 4,845± 0,6713

Tablicowa wartość pK_a kwasu octowego wynosi 4,80.

Nasza obliczona wartość wynosi 4,845± 0,6713.

WNIOSEK:

Z porównania tych dwóch wartości wynika, iż wartość przez nas wyznaczona różni się niewiele od wartości teoretycznej. Oznacza to, że ćwiczenie zostało przeprowadzone prawidłowo, a aparatura pomiarowa działa bez zarzutu.

Obliczamy błąd względny ze wzoru:

gdzie:

- pK_a

błąd względny= = 0,9375 %