Numer ćwiczenia: 12 |
Temat ćwiczenia: Efekt nasycenia |
Data wykonania doświadczenia:19.05.09r. |
|---|---|---|
| Data oddania sprawozdania:26.05.09r. | ||
Grupa: C2 |
Imię i nazwisko: Katarzyna Sarnek |
Nazwisko sprawdzającego: dr B. Gzyl-Malcher |
| Uwagi: | Ocena: |
1. Cel doświadczenia:
Celem przeprowadzonego doświadczenia było zbadanie efektu nasycenia czyli zmniejszającego się wpływu podstawników w łańcuchu węglowodorowym. Wpływ ten badano przez porównanie stałych dysocjacji kwasów: octowego, chlorooctowego i dichlorooctowego. Stałe dysocjacji wyżej wymienionych kwasów wyznaczono metodą miareczkowania potencjometrycznego.
2. Przebieg doświadczenia:
Wykonanie:
● Przygotowano zestaw do miareczkowania potencjometrycznego.
● Następnie miareczkowano kolejno po 50cm3 badanych kwasów za pomocą
0,1 molowego roztworu NaOH, dodając porcjami po 0,2 cm3.
3. Zestawienie wyników:
Tabela1. Dane uzyskane podczas wykonywania doświadczenia.
| CH3COOH | CH2ClCOOH | CHCl2COOH |
|---|---|---|
| VNaOH [ml] | pH | ΔpH/ΔV |
| 0,0000 | 3,040 | 0,505 |
| 0,2000 | 3,141 | 0,485 |
| 0,4000 | 3,238 | 0,440 |
| 0,6000 | 3,326 | 0,405 |
| 0,8000 | 3,407 | 0,385 |
| 1,0000 | 3,484 | 0,350 |
| 1,2000 | 3,554 | 0,325 |
| 1,4000 | 3,619 | 0,280 |
| 1,6000 | 3,675 | 0,265 |
| 1,8000 | 3,728 | 0,200 |
| 2,0000 | 3,768 | 0,240 |
| 2,2000 | 3,816 | 0,205 |
| 2,4000 | 3,857 | 0,080 |
| 2,6000 | 3,873 | 0,275 |
| 2,8000 | 3,928 | 0,090 |
| 3,0000 | 3,946 | 0,240 |
| 3,2000 | 3,994 | 0,070 |
| 3,4000 | 4,008 | 0,155 |
| 3,6000 | 4,039 | 0,145 |
| 3,8000 | 4,068 | 0,125 |
| 4,0000 | 4,093 | 0,200 |
| 4,2000 | 4,133 | 0,090 |
| 4,4000 | 4,151 | 0,115 |
| 4,6000 | 4,174 | 0,110 |
| 4,8000 | 4,196 | 0,135 |
| 5,0000 | 4,223 | 0,130 |
| 5,2000 | 4,249 | 0,100 |
| 5,4000 | 4,269 | 0,095 |
| 5,6000 | 4,288 | 0,150 |
| 5,8000 | 4,318 | 0,055 |
| 6,0000 | 4,329 | 0,150 |
| 6,2000 | 4,359 | 0,075 |
| 6,4000 | 4,374 | 0,130 |
| 6,6000 | 4,400 | 0,070 |
| 6,8000 | 4,414 | 0,125 |
| 7,0000 | 4,439 | 0,055 |
| 7,2000 | 4,450 | 0,115 |
| 7,4000 | 4,473 | 0,115 |
| 7,6000 | 4,496 | 0,085 |
| 7,8000 | 4,513 | 0,065 |
| 8,0000 | 4,526 | 0,140 |
| 8,2000 | 4,554 | 0,060 |
| 8,4000 | 4,566 | 0,110 |
| 8,6000 | 4,588 | 0,085 |
| 8,8000 | 4,605 | 0,100 |
| 9,0000 | 4,625 | 0,075 |
| 9,2000 | 4,640 | 0,080 |
| 9,4000 | 4,656 | 0,125 |
| 9,6000 | 4,681 | 0,045 |
| 9,8000 | 4,690 | 0,140 |
| 10,0000 | 4,718 | 0,050 |
| 10,2000 | 4,728 | 0,085 |
| 10,4000 | 4,745 | 0,095 |
| 10,6000 | 4,764 | 0,075 |
| 10,8000 | 4,779 | 0,100 |
| 11,0000 | 4,799 | 0,090 |
| 11,2000 | 4,817 | 0,115 |
| 11,4000 | 4,840 | 0,080 |
| 11,6000 | 4,856 | 0,105 |
| 11,8000 | 4,877 | 0,100 |
| 12,0000 | 4,897 | 0,080 |
| 12,2000 | 4,913 | 0,100 |
| 12,4000 | 4,933 | 0,100 |
| 12,6000 | 4,953 | 0,095 |
| 12,8000 | 4,972 | 0,145 |
| 13,0000 | 5,001 | 0,060 |
| 13,2000 | 5,013 | 0,075 |
| 13,4000 | 5,028 | 0,015 |
| 13,6000 | 5,031 | 0,005 |
| 13,8000 | 5,032 | 0,000 |
| 14,0000 | 5,032 | 0,050 |
| 14,2000 | 5,042 | 0,070 |
| 14,4000 | 5,056 | 0,140 |
| 14,6000 | 5,084 | 0,110 |
| 14,8000 | 5,106 | 0,110 |
| 15,0000 | 5,128 | 0,145 |
| 15,2000 | 5,157 | 0,115 |
| 15,4000 | 5,180 | 0,095 |
| 15,6000 | 5,199 | 0,180 |
| 15,8000 | 5,235 | 0,135 |
| 16,0000 | 5,262 | 0,135 |
| 16,2000 | 5,289 | 0,130 |
| 16,4000 | 5,315 | 0,125 |
| 16,6000 | 5,340 | 0,165 |
| 16,8000 | 5,373 | 0,145 |
| 17,0000 | 5,402 | 0,235 |
| 17,2000 | 5,449 | 0,195 |
| 17,4000 | 5,488 | 0,195 |
| 17,6000 | 5,527 | 0,125 |
| 17,8000 | 5,552 | 0,290 |
| 18,0000 | 5,610 | 0,225 |
| 18,2000 | 5,655 | 0,305 |
| 18,4000 | 5,716 | 0,270 |
| 18,6000 | 5,770 | 0,360 |
| 18,8000 | 5,842 | 0,360 |
| 19,0000 | 5,914 | 0,460 |
| 19,2000 | 6,006 | 0,520 |
| 19,4000 | 6,110 | 0,700 |
| 19,6000 | 6,250 | 1,015 |
| 19,8000 | 6,453 | 1,575 |
| 20,0000 | 6,768 | 4,415 |
| 20,2000 | 7,651 | 8,110 |
| 20,4000 | 9,273 | 2,970 |
| 20,6000 | 9,867 | 2,065 |
| 20,8000 | 10,280 | 1,600 |
| 21,0000 | 10,600 | 1,150 |
| 21,2000 | 10,830 | 0,835 |
| 21,4000 | 10,997 | 0,595 |
| 21,6000 | 11,116 | 0,480 |
| 21,8000 | 11,212 | 0,395 |
| 22,0000 | 11,291 | 0,305 |
| 22,2000 | 11,352 | 0,290 |
| 22,4000 | 11,410 | 0,250 |
| 22,6000 | 11,460 | 0,210 |
| 22,8000 | 11,502 | 0,190 |
| 23,0000 | 11,540 | 0,030 |
| 23,0000 | 11,546 | 0,030 |
4.Opracowanie wyników:
Krzywe pH = f(V) oraz ΔpH/ΔVNaOH = f(V)
Krzywe wykreślono na podstawie danych zawartych w tabeli 1.
Wykres 1. Zależność pH = f(V) uzyskana dla kwasu etanowego.
11
Wykres 2. Zależność ΔpH/ΔVNaOH = f(V) uzyskana dla kwasu etanowego.
Wykres 3. Zależność pH = f(V) uzyskana dla kwasu chloroetanowego.
Wykres 4. Zależność ΔpH/ΔVNaOH = f(V) uzyskana dla kwasu chloroetanowego.
Wykres 5. Zależność pH = f(V) uzyskana dla kwasu dichloroetanowego.
Wykres 6. Zależność ΔpH/ΔVNaOH = f(V) uzyskana dla kwasu dichloroetanowego.
Na podstawie sporządzonych wykresów wyznaczono metodą graficzną punkty końcowe miareczkowania.
Miareczkowanie CH3COOH: PK = 20,40[cm3] = 0,0204[dm3];
Miareczkowanie CH2ClCOOH: PK = 20,40[cm3] = 0,0204 [dm3];
Miareczkowanie CHCl2COOH: PK= 19,20[cm3] = 0,01920[dm3].
Z krzywej pH = f(V) odczytano wartości pH przy połowicznym zobojętnieniu badanego kwasu:
Dla CH3COOH: V1/21 = 10,20[cm3] = 0,01020[dm3] => pH1 = 4,728
Dla CH2ClCOOH: V1/22 = 10,20[cm3] =0,01020 [dm3] => pH2 = 2,806
Dla CHCl2COOH: V1/23 = 9,60[cm3] = 0,00960[dm3] => pH3 = 1,771
Przybliżone wartości stałych dysocjacji kwasów
Skorzystano ze wzoru: =>
;
;
.
Wyjściowe stężenia kwasów
Obliczono na podstawie wyliczonych stałych dysocjacji oraz skorzystano ze wzorów:
gdzie:
- objętość NaOH w punkcie końcowym miareczkowania, wartość odczytano z wykresów
Wartości pH dla poszczególnych kwasów odpowiadające określonym ułamkom miareczkowania.
Skorzystano z definicji ułamka zmiareczkowania jako stosunku objętości dodanej zasady do objętości zasady w punkcie końcowym miareczkowania oraz ze wzorów:
=>
gdzie:;
- objętość NaOH w punkcie końcowym miareczkowania, wartość odczytano z wykresów
- objętość dodanej zasady
a – ułamek zmiareczkowania, dla kwasu etanowego oraz chloroetanowego wynosi: 0,3; 0,5; 0,7 natomiast dla kwasu dichloroetanowego: 0,5; 06; 0,7; 0,8
Wartości pH odpowiadające wartościom powyższego wyrażenia dla poszczególnych kwasów odczytano z tabeli 1, a na ich podstawie obliczono stężenie jonów H3O+:
Dla CH3COOH:
pH11 = 4,359
pH21 = 4,728
pH31 = 5,042
Dla CH2ClCOOH:
pH12 = 2,495
pH22 = 2,806
pH32 = 3,178
Dla CHCl2COOH:
pH13 = 1,771
pH23 = 1,967
pH33 = 2,158
pH43 = 2,365
Dla każdego z powyżej wymienionych ułamków zmiareczkowania obliczono wartości wyrażeń:
Dla CH3COOH:
Dla CH2ClCOOH:
Dla CH2ClCOOH:
Średnie wartości logK dla miareczkowanych kwasów
Przy wyliczaniu log Kśr dla CHCl2COOH odrzucono wartość: -0,566 gdyż znacznie odbiegała od pozostałych.
| Kwas | CHA0 [mol/dm3] | a | pH | cH3O+ [mol/dm3] | X | logK | logKśr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CH3COOH | 0,0408 | 0,3 | 4,359 | 4,38·10-5 | -0,366 | -4,725 | – 4,709 |
| 0,5 | 4,728 | 1,87·10- 5 | 7,82·10- 4 | -4,727 | |||
| 0,7 | 5,042 | 9,08·10-6 | 0,368 | -4,674 | |||
| CH2ClCOOH | 0,0408 | 0,3 | 2,495 | 3,20·10-3 | -0,216 | -2,711 | – 2,742 |
| 0,5 | 2,806 | 1,56·10-3 | 0,067 | -2,739 | |||
| 0,7 | 3,178 | 6,64·10-4 | 0,402 | -2,776 | |||
| CHCl2COOH | 0,0384 | 0,5 | 1,771 | 1,69·10-2 | 1,205 | -0,566 | -1,245 |
| 0,6 | 1,967 | 1,08·10-2 | 0,869 | -1,098 | |||
| 0,7 | 2,158 | 6,95·10-3 | 0,869 | -1,289 | |||
| 0,8 | 2,365 | 4,32·10-3 | 1,018 | -1,347 |
Ponadto obliczono wartości współczynników wyrażających wzrost kwasowości badanych kwasów:
$\frac{K_{CH_{2}Cl\text{COOH}}}{K_{CH_{3}\text{COOH}}} = \frac{1,81\ \bullet 10^{- 3}}{1,96\ \bullet 10^{- 5}} = 92,35$
$\frac{K_{\text{CHC}l_{2}\text{COOH}}}{K_{CH_{2}\text{ClCOOH}}} = \frac{5,69\ \bullet 10^{- 2}}{1,81\ \bullet 10^{- 3}} = 31,44$