| Imię i nazwisko | Data doświadczenia |
|---|---|
Temat Konduktometryczne wyznaczanie stałej i stopnia dysocjacji słabych elektrolitów. |
|
| Prowadzący | |
| Uwagi : |
2. CEL ĆWICZENIA :
Celem ćwiczenia jest praktyczne zastosowanie prawa niezależnej wędrówki jonów Kohlrauscha do wyznaczania granicznych przewodnictw molowych elektrolitów oraz konduktometryczna metoda wyznaczania stałej i stopnia dysocjacji słabego kwasu.
3. APARATURA POMIAROWA :
Schemat blokowy konduktometr
1 - źródła napięcia zmiennego (generator),
2 - elektrody,
3 – opornik pomiarowy,
4 – wzmacniacz,
5 – prostownik,
6 – rejestrator.
4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW :
Na podstawie poniższej tabeli wykreśliłam wykres zależności przewodnictwa właściwego od stężenia badanych elektrolitów.
| C | χ CH3COOH [mS/cm] | χ CH3COONa [mS/cm] | χ NaCl [mS/cm] | χ HCl [mS/cm] |
|---|---|---|---|---|
| 0,1 M | 0,000525 | 0,00451 | 0,01047 | 0,00261 |
| 0,05 M | 0,000370 | 0,00235 | 0,00549 | 0,00507 |
| 0,025 M | 0,000263 | 0,001233 | 0,00286 | 0,01000 |
| 0,0125 M | 0,000183 | 0,000635 | 0,001465 | 0,00507 |
| 000625 M | 0,000130 | 0,000325 | 0,000751 | 0,00261 |
Jak widać na powyższym wykresie przewodnictwo właściwe roztworu zależy liniowo od stężenia tego roztworu. Jest to związane z malejącym w miarę wzrostu stężenia, stopniem dysocjacji, oraz zwiększeniem oddziaływania między jonami powodującego ograniczenie ruchliwości jonów.
Wartości przewodnictw właściwych przeliczam na wartości przewodnictw molowych korzystając ze wzoru:
Λ = $\frac{\mathbf{\chi}}{\mathbf{\text{\ \ \ c\ \ \ }}}\mathbf{\ \ 1000}$
CH3COOH (S ·cm2· mol-1) |
CH3COONa (S ·cm2· mol-1) |
NaCl (S ·cm2· mol-1) |
HCl (S ·cm2· mol-1) |
|
|---|---|---|---|---|
| C[mol/dm3] | χ | Λ | χ | Λ |
| 0,1 | 0,000525 | 5,25 | 0,00451 | 45,1 |
| 0,05 | 0,00037 | 7,4 | 0,00235 | 47,0 |
| 0,025 | 0,000263 | 10,52 | 0,001233 | 49,32 |
| 0,0125 | 0,000183 | 14,64 | 0,000635 | 50,8 |
| 0,00625 | 0,00013 | 20,8 | 0,000325 | 52,0 |
Powyższe wykresy pokazują, iż przewodnictwo molowe mocnych elektrolitów zależy liniowo od pierwiastka ze stężenia badanego roztworu. Przewodnictwo molowe graniczne tych elektrolitów można wyrazić metodą ekstrapolacji do C=0. W Przypadku elektrolitów słabych wartość Λ° nie można wyznaczyć tą metodą, ponieważ wraz ze zmianą stężenia następują znaczne zmiany przewodnictwa molowego w zakresie najniższych stężeń. Graniczne przewodnictwo molowe słabych elektrolitów można jednak obliczyć korzystając z prawa Kohlrauscha.
Metodą ekstrapolacji do c=0 wyznaczam przewodnictwa molowe graniczne dla CH3COONa, NaCl i HCl.
CH3COONa:
y = -29,447 + 54,079
dla x = 0 y = 54,079
NaCl:
y = -64,531x + 124,72
dla x = 0 y = 124,72
HCl:
y = -110,24x + 420,68
dla x = 0 y = 420,68
Korzystając z prawa Kohlrauscha obliczam wartość granicznego przewodnictwa molowego.
ΛCH3COOH = 420,68+54,079-124,72
ΛCH3COOH = 350,039 ( S·cm2·mol-1 )
| Elektrolit | Λo [S·cm2·mol-1] |
|---|---|
| CH3COONa | 54,079 |
| NaCl | 124,72 |
| HCl | 420,68 |
| CH3COOH | 350,039 |
Obliczenia stopnia dysocjacji kwasu octowego dla badanych stężeń.
α 0,1 M = 5,25/350,039= 0,015
α 0,05 M = 7,24/350,039= 0,021
α 0,025 M = 10,52/350,039= 0,030
α 0,0124 M = 14,64/350,039= 0,042
α 0,0062 M = 20,8/350,039= 0,059
Zgodnie z prawem rozcieńczeń Ostwalda wyliczam stałą dysocjacji kwasu.
K1 = [ (0,015 )2 · 0,1] : 0,985 = 0,00002284 pKa= 4,6413
K2 = [ (0,021 )2 · 0,05] : 0,979 = 0,00002252 pKa= 4,6474
K3 = [ (0,030 )2 · 0,025] : 0,970 = 0,00002320 pKa = 4,6345
K4 = [(0,042 )2 · 0,0125] : 0,958 = 0,00002302 pKa= 4,6379
K5 = [ (0,059 )2 · 0,00625 ] : 0,942 = 0,000023 pKa= 4,6383
Kśr = (K1 + K2 + K3 + K4 + K5) : 5 = 0,00002292 (pKa)śr.=4,6399
Doświadczalne wartości stałej i stopnia dysocjacji kwasu octowego.
| c, M | Ka | pKa | α, % |
|---|---|---|---|
| 0,1000 | 0,00002284 | 4,6413 | 1,5 |
| 0,0500 | 0,00002252 | 4,6474 | 2,1 |
| 0,0250 | 0,00002320 | 4,6345 | 3,0 |
| 0,0125 | 0,00002302 | 4,6379 | 4,2 |
| 0,00625 | 0,000023 | 4,6383 | 5,8 |
Wraz ze spadkiem stężenia elektrolitu wzrasta jego stopień dysocjacji. Natomiast stała dysocjacji nie zależy od stężenia, w danej temperaturze jest wielkością stałą. Z kolei stopień dysocjacji zależy od stałej dysocjacji i od stężenia elektrolitu.
| 4,6413 | 0,0014 | 0,0000019 |
| 4,6474 | 0,0075 | 0,0000562 |
| 4,6345 | - 0,0054 | 0,0000291 |
| 4,6379 | - 0,002 | 0,000004 |
| 4,6383 | -0,0016 | 0,0000025 |
| Σ | 0,0000937 |
ODCHYLENIE STANDARDOWE :
n=5
S = 2,14 · 10-3
t 95 % dla 5 pomiarów = 2,78
pKa = 4,6399 ± 0,0085
Literaturowa wartość odczytana z „Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej” Z.Szmal, T. Lipiec wynosi 4,76.
5.POPRAWA SPRAWOZDANIA: