Bartosz Puchalski 1.XII.2004

Ćwiczenie 12

Wyznaczanie współczynnika podziału.

Prawo Nernsta.

Sporządziłem cztery roztwory CH₃COOH o stężeniach: 1, 0.75, 0.5, 0.25 mol/l. Oznaczyłem stężenie C⁽⁰⁾ miareczkując trzykrotnie 2 mililitrowe próbki sporządzonych roztworów z 10 ml wody. Miareczkowałem NaOH wobec fenoloftaleiny do trwałego zabarwienia. Następnie przeniosłem 25 ml każdego roztworu do naczyń z korkiem i dodałem do każdego 25 ml toluenu. Naczynia umieściłem w wytrząsarce na okres około 50 minut. Po rozdzieleniu w rozdzielaczu oznaczyłem stężenie kwasu w warstwie wodnej C⁽¹⁾ postępując podobnie jak w przy wyznaczaniu C⁽⁰⁾. Wartość stężenia kwasu w warstwie niewodnej C⁽²⁾ obliczyłem z różnicy C⁽⁰⁾ - C⁽¹⁾.

1. Stężenia:

Stężenie początkowe C^(0)	Stężenie równowagowe kwasu
		W warstwie wodnej C^(1)	W warstwie niewodnej C^(2)
0.94785	0.92275	0.02510
0.73425	0.68403	0.05022
0.47168	0.46760	0.00408
0.22711	0.22268	0.00443

2. Obliczanie stężeniowego współczynnika podziału:

Numer roztworu	Stężenie równowagowe kwasu [mol/dm^3]		K(c) = C^(2)/C^(1)
		W warstwie wodnej C^(1)		W warstwie niewodnej C^(2)
1.	0.92275	0.02510	0.02720
2.	0.68403	0.05022	0.07341
3.	0.46760	0.00408	0.00873
4.	0.22268	0.00443	0.01987

3. Obliczanie K^I(c) na podstawie zależności K(c) = f(C⁽²⁾) przy zastosowaniu metody mniejszych kwadratów (z wykluczeniem wyniku mocno odbiegającego od pozostałych):

	y	x	yx	x^2
	0,027203	0,0251	0,000683	0,00063001
	0,0087301	0,00408	3,56E-05	1,66464E-05
	0,0198744	0,00443	8,8E-05	1,96249E-05
suma	0,0558075	0,03361	0,000806	0,000666281
średnia	0,0186025	0,011203	0,000269	0,000222094

a = 0.6253

b = 0.0116

Ekstrapolując prostą o otrzymanym równaniu y = 0,6253x + 0,0116 do punktu x = 0 otrzymujemy: K'(c) = 0,0116

4. Obliczanie stopnia dysocjacji α:

Słaby kwas HA ulega w fazie wodnej dysocjacji, zgodnie z zależnością:

HA⁽¹⁾ = H⁺ + A^-

Stała dysocjacji określona jest równaniem:

Po przekształceniach otrzymujemy:

- C⁽¹⁾α² - K₁α + K₁ = 0

Znając własności funkcji kwadratowych α możemy wyliczyć z wzoru (dla stałej dysocjacji kwasu octowego równej 1,738E-05):

Po podstawieniu do wzoru i pomnożeniu razy 100%:

α₁= 0.43305%

α₂= 0.5028%

α₃= 0.6078%

α₄= 0.87955%

5. Obliczanie wartości potrzebnych do stworzenia wykresu zależności

:

Numer roztworu	Stężenie równowagowe kwasu [mol/dm^3]		C^(1)(1-α)
		W warstwie wodnej C^(1)			W warstwie niewodnej C^(2)
1.	0.92275	0.02510	0.91875	0.02732
2.	0.68403	0.05022	0.68059	0.07379
3.	0.46760	0.00408	0.46476	0.00878
4.	0.22268	0.00443	0.22073	0.02005

6. Obliczanie stałej podziału K(c) i stałej równowagi reakcji dimeryzacji K₂ z zależności
dzięki zastosowaniu metody mniejszych kwadratów (z wykluczeniem wyniku znacznie dobiegającego):

	y	x	yx	x^2
	0,027321	0,918752492	0,025102	0,844106
	0,008783	0,464757907	0,004082	0,216
	0,020051	0,220725854	0,004426	0,04872
suma	0,056156	1,604236253	0,033609	1,108826
średnia	0,018719	0,534745418	0,011203	0,369609

a = 0.0143

b = 0.0111

Wartości K'(c) i K_c obliczone dwoma metodami są swoją odwrotnością. Przy wykonywaniu wykresu wykluczyłem drugi pomiar ze względu na jego znaczną tendencję do odbiegania od pozostałych wartości szczególnie na wykresie:

Wartości stężeń mogą być obarczone pewnym błędem, ponieważ ilość titranta użytego do miareczkowania niejednokrotnie przekraczała pojemność biurety, przez co trzeba było miareczkować „na dwa razy”, co znacznie zmniejszyło dokładność oznaczenia. Z przebiegu ćwiczenia wynika, że toluen jest bardzo słabym rozpuszczalnikiem dla kwasu octowego, zdecydowanie słabszym niż woda i nie nadaje się do ekstrakcji CH₃COOH z wody.

---