SPRWOZDANIE Z LABORATORIUM

Z CHEMII FIZYCZNEJ

„WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA GRANICZNEGO ELEKTROLITÓW”

Magdalena Szymiczek

Grupa 3, sekcja 14

1. Wstęp teoretyczny

Przewodnictwo jest to miara zdolności roztworu elektrolitu do przenoszenia prądu elektrycznego. Czysta woda wykazuje bardzo małe przewodnictwo. Rośnie ono gwałtownie po rozpuszczeniu w niej elektrolitów: kwasów, zasad lub soli. Według II prawa Ohma, opór R elektrolitu znajdującymi się pomiędzy elektrodami o powierzchni A i w odległości l, wynosi :

gdzie :

ρ - jest opornością właściwą roztworu elektrolitu, wyrażoną w [ Ω⋅m ].

Przewodnictwo właściwe χ definiujemy jako odwrotność oporności właściwej :

Jest to przewodnictwo bloku roztworu o bokach równych 1m. Zarówno odległość pomiędzy elektrodami jak i ich powierzchnia A są trudne do bezpośredniego pomiaru, dlatego stosunek ^l/_A noszący nazwę stałej naczyńka wyznacza się za pomocą cechowania.

Zatem opór:

Chemiczną miarą przewodnictwa jest przewodnictwo równoważnikowe Λ.

Jest to przewodnictwo roztworu zawierającego w objętości V [ m³ ] 1 val elektrolitu.

Ponieważ w tym przypadku :

Zatem :

Doświadczalnie stwierdzono, że przewodnictwo równoważnikowe maleje ze wzrostem stężenia. Kohlrausch stosując ekstrapolację przewodnictwa do C → 0 według równania
, w którym a jest wartością stałą, otrzymał wartość tzw. przewodnictw granicznych Λ₀, będących sumą granicznych przewodnictw poszczególnych jonów.

2. Aparatura i odczynniki

Korzystamy z mostka konduktometrycznego, czujnika konduktometrycznego i mieszadła magnetycznego.

Odczynnikami są woda zdemineralizowana oraz roztwory KCl i CaCl₂.

3. Wykonanie ćwiczenia

Pomiary przewodnictwa elektrolitów prowadzi się w szklanym naczyńku z zanurzonym w nim czujnikiem konduktometrycznym podłączonym do mostka zasilanego prądem zmiennym. Dla wyznaczenia stałej naczyńka napełnia się je 0,1 molowym roztworem KCl. Zanurza się elektrodę i mierzy się opór mostka konduktometrycznego, w stałej temp. ( w naszym przypadku w temperaturze pokojowej ). Znając przewodnictwo właściwe KCl obliczmy stałą naczyńka k. Ten pomiar poprzedza właściwy pomiar przewodnictwa badanego elektrolitu. Przed przystąpieniem do wyznaczenia przewodnictwa równoważnikowego każdego ze sporządzonych roztworów należy każdorazowo naczyńko i czujnik starannie przepłukać wodą destylowaną, a przed samym pomiarem kilkakrotnie przemyć roztworem, który poddajemy pomiarowi. W celu wyznaczenia przewodnictwa granicznego elektrolitu jakim jest roztwór CaCl₂ przygotowujemy osiem roztworów soli o stężeniu od 0,2⋅10^-3 do 1,6⋅10^-3 mola/dm³. Roztwory przygotowujemy następująco :

Odmierzamy do kolb miarowych o poj. 50 cm³, odpowiednio 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 cm³ roztworu wyjściowego i uzupełniamy do kreski woda demineralizowaną. Roztwory te poddajemy pomiarowi oporności rozpoczynając od roztworu najbardziej rozcieńczonego.

W ćwiczeniu należy uwzględnić przewodnictwo właściwe wody zdemineralizowanej. W tym celu wyznaczamy opór wody i obliczmy jej przewodnictwo właściwe. Wyniki tego pomiaru uwzględniamy w obliczeniach przewodnictwa każdego ze sporządzonych roztworów.

4. Zestawienie wyników pomiarowych i obliczenia

Przewodnictwo właściwe elektrolitu obliczamy według wzoru:

k_n - stała naczynka

R - oporność elektryczna roztworu

Przewodnictwo molowe elektrolitu obliczamy według wzoru:

	RKCl=4,9[ ]		[S/m]		Stała	naczynka
	Rwody=1,3*10^5		[S/m]
Lp.	C[mol/dm]	pier C	R[ ]	zmierzone[S/m]	rzeczywiste[S/m]
1	0,0002	0,01414	16000	0,0000447	0,00003921	0,196
2	0,0004	0,02000	7600	0,0000941	0,00008863	0,222
3	0,0006	0,02449	5300	0,0001349	0,00012948	0,216
4	0,0008	0,02828	4100	0,0001745	0,00016899	0,211
5	0,0010	0,03162	3200	0,0002236	0,00021806	0,218
6	0,0012	0,03464	2800	0,0002555	0,00024999	0,208
7	0,0014	0,03741	2400	0,0002981	0,00029258	0,209
8	0,0016	0,04000	2200	0,0003252	0,00031967	0,200

Wykres zależności
.

Graniczne przewodnictwo równa się współczynnikowi b z naszego równania:

Współczynnik równania Kohlrauscha ze wzoru
równa się:

5. Analiza błędów

6. Wnioski

Na błąd w wyznaczaniu przewodnictwa miały wpływ niedokładności przy odważaniu naważki, niedokładności przy rozcieńczaniu roztworów, niedokładność aparatury pomiarowej oraz niedokładności odczytów dokonanych przez wykonujących ćwiczenie.

Na wykresie widać, że punkt są rozrzucone. Rozrzut ten wywołany może być brakiem stałej temperatury. Przewodnictwo równoważnikowe, nie jest stałe. Powinno ono zmniejszać się wraz ze stężeniem, co odpowiada zmniejszeniu ruchliwości, a rosnąć z temperaturą, a w naszym przypadku pomiary dokonywaliśmy w temperaturze pokojowej. Prócz temperatury na ruchliwość jonów ma wpływ rodzaj rozpuszczalnika.

Rozrzut punktów na wykresie może być również spowodowany poprzez niedokładność prowadzenia pomiarów. Może tu mieć wpływ niedokładne przepłukanie naczyńka, elektrod, oraz mieszadełka magnetycznego. Błędy mogą być również spowodowane niedokładnym odmierzeniem substancji odpipetowanej. Niedokładność ta jest spowodowana aparaturą oraz błędem osoby prowadzącej pomiar, w tym przypadku naszym.

---