ĆWICZENIE Nr 45

WYZNACZANIE ROZPUSZCZALNOŚCI SOLI TRUDNOROZPUSZCZALNEJ.

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie rozpuszczalności soli trudnorozpuszczalnej

i obliczenie iloczynu rozpuszczalności tej soli w wodzie.

Roztwór elektrolitu jest dobrym przewodnikiem prądu. Nośnikami ładunku

elektrycznego w roztworze są jony. Zdolność roztworu elektrolitu do przewodzenia
prądu określa przewodnictwo elektryczne roztworu

Γ, które jest odwrotnością oporu

stawianego przez roztwór elektrolitu.

Do pomiaru przewodnictwa elektrolitu wykorzystuje się specjalne naczynia,

zawierające wtopione elektrody platynowe, których efektywną powierzchnię
zwiększono przez pokrycie ich czernią platynową, nazywane naczyńkami
konduktometrycznymi. Celem zmierzenia przewodnictwa roztworu elektrolitu
elektrody naczyńka konduktometrycznego należy połączyć z konduktometrem,
umożliwiającym automatyczny pomiar przewodnictwa elektrycznego roztworu

Γ.

Konduktometr jest zmodyfikowanym mostkiem Wheatstone’a.

Przewodnictwo elektryczne roztworu

Γ jest wprost proporcjonalne do

efektywnej powierzchni elektrody s i odwrotnie proporcjonalne do długości słupa
elektrolitu, która jest równa odległości pomiędzy elektrodami, l. Przewodnictwo
zależy od właściwości roztworu, którą charakteryzuje przewodnictwo właściwe

κ:

k

l

s

κ

≡

⋅

κ

=

Γ

(1)

Dla każdego naczyńka konduktometrycznego stosunek odległości pomiędzy

elektrodami l do efektywnej powierzchni elektrody s, jest wielkością stałą i nazywany
jest stałą naczyńka k. Ponieważ efektywna powierzchnia elektrody nie jest znana,
stałą naczyńka k wyznacza się doświadczalnie mierząc przewodnictwo

Γ dla

roztworu wzorcowego, dla którego znane jest przewodnictwo właściwe

κ. Najczęściej

stosowanym wzorcem są roztwory KCl.

Przewodnictwem właściwym elektrolitu

κ nazywamy zdolność przewodzenia

prądu przez jednostkową objętość roztworu umieszczoną pomiędzy elektrodami
o jednostkowej powierzchni efektywnej. Przewodnictwo właściwe roztworu silnie
zależy od liczby jonów zawartych w jednostkowej objętości, a więc silnie zależy od
stężenia roztworu elektrolitu.

Wielkością, która pozwala na łatwe porównanie zdolności przewodzenia

prądu przez różne elektrolity jest przewodnictwo molowe

λ. Jest to przewodnictwo

słupa roztworu, znajdującego się pomiędzy elektrodami o jednostkowej powierzchni
efektywnej, który zawiera 1 mol ładunków dowolnego znaku, dodatnich lub ujemnych.
Przewodnictwo molowe

λ można obliczyć dzieląc przewodnictwo właściwe κ przez

stężenie ładunków dowolnego znaku c:

3

10

c

−

⋅

κ

=

λ

(2)

współczynnik 10

-3

w równaniu (2) wynika z przeliczenia jednostek przewodnictwa

właściwego, S

.

m

-1

i stężenia mol

.

dm

-3

.

Przewodnictwo molowe

λ zależy od stężenia ładunków c. Dla elektrolitów

jonoforowych wpływ stężenia na przewodnictwo molowe opisuje doświadczalna
zależność Kohlrauscha:

c

a

0

⋅

−

λ

=

λ

(3)

λ

0

jest molowym przewodnictwem granicznym, czyli przewodnictwem

1 mola ładunków dowolnego znaku w roztworze nieskończenie rozcieńczonym:

(4)

λ

=

λ

→

lim

0

c

0

Molowe przewodnictwo graniczne dla elektrolitów jonoforowych można

wyznaczyć przez ekstrapolację doświadczalnej zależności

)

c

(

f

=

λ

. Dla wszystkich

elektrolitów, jonoforowych i jonogennych, przewodnictwo graniczne można obliczyć z
prawa niezależnej wędrówki jonów, sformułowanego przez Kohlrauscha:

0

0

0

−

+

λ

+

λ

=

λ

(5)

Rozpuszczalność soli trudnorozpuszczalnej, czyli stężenie roztworu

nasyconego, można wyznaczyć mierząc przewodnictwo właściwe tego roztworu.
Należy jednak pamiętać, że mierzone doświadczalnie przewodnictwo właściwe
roztworu

κ

roztwór

jest sumą przewodnictw wszystkich składników roztworu, soli

κ

sól

i rozpuszczalnika

κ

rozpuszczalnik

:

ik

ln

rozpuszcza

sól

roztwór

κ

+

κ

=

κ

(6)

Jeżeli stężenie soli jest duże, przewodnictwo właściwe rozpuszczalnika jest

znacznie mniejsze od przewodnictwa soli i dlatego jest pomijane w obliczeniach.
Ponieważ stężenie soli trudnorozpuszczalnej jest bardzo małe, przewodnictwa
właściwego rozpuszczalnika nie można pominąć.

Stężenie roztworu nasyconego soli trudnorozpuszczalnej można obliczyć

zakładając, że przewodnictwo molowe tego roztworu jest równe przewodnictwu
granicznemu. Przyjmując to założenie i przekształcając zależność (2) można
napisać:

0

0

sól

3

0

sól

3

10

10

c

−

+

−

−

λ

+

λ

κ

⋅

≡

λ

κ

⋅

=

(7)

Wykonanie ćwiczenia.

1. Pobrać zanurzeniowe naczyńko konduktometryczne, wzorcowy roztwór KCl,

sól trudnorozpuszczalną i specjalnie przygotowaną wodę destylowaną.

2. Przygotować roztwór soli trudnorozpuszczalnej w wodzie destylowanej.
3. Zanurzeniowe naczyńko konduktometryczne kilkakrotnie opłukać specjalnie

przygotowaną wodą destylowaną, zanurzyć w tej wodzie i umieścić
w termostacie.

4. Przewodnictwo wody zmierzyć po 15 minutach termostatowania. Pomiar

powtórzyć trzykrotnie w odstępach 5 minutowych.

5. Zanurzeniowe naczyńko konduktometryczne kilkakrotnie opłukać nasyconym

roztworem soli trudnorozpuszczalnej, zanurzyć w tym roztworze i umieścić
w termostacie.

6. Przewodnictwo roztworu zmierzyć po 15 minutach termostatowania. Pomiar

powtórzyć trzykrotnie w odstępach 5 minutowych.

7. Zanurzeniowe naczyńko konduktometryczne kilkakrotnie opłukać wzorcowym

roztworem KCl, zanurzyć w tym roztworze i umieścić w termostacie.

8. Przewodnictwo roztworu zmierzyć po 15 minutach termostatowania. Pomiar

powtórzyć trzykrotnie w odstępach 5 minutowych.

9. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli:
Badana ciecz

Przewodnictwo

Γ, S

Γ

1

Γ

2

Γ

3

Γ

śr

κ

S

.

cm

-1

woda
roztwór

soli

wzorcowy
roztwór KCl

Opracowanie wyników:

1. Obliczyć stałą naczyńka konduktometrycznego:

śr

KCl

k

Γ

κ

=

2. Przewodnictwa właściwe roztworu soli

κ

sól

i wody

κ

woda

obliczyć z zależności

(1).

3. Rozpuszczalność soli trudnorozpuszczalnej obliczyć z zależności (7).
4. Obliczyć iloczyn rozpuszczalności soli trudnorozpuszczalnej z następującej

zależności:

ν

+

oraz

ν

-

oznaczają współczynniki stechiometryczne dla danej soli.

)

(

c

)

c

(

)

c

(

c

c

L

−

+

+

−

+

−

+

ν

+

ν

−

ν

−

ν

+

ν

−

ν

+

ν

−

ν

+

⋅

ν

⋅

ν

≡

⋅

ν

⋅

⋅

ν

≡

⋅

=