Ćwiczenie 11

Ebuliometryczne wyznaczanie:

1. Masy molowej nieelektrolitów

2. Współczynnika osmotycznego mocnych elektrolitów

Wykonanie ćwiczenia:

Termometr Beckmanna jest już nastawiony i nie należy go ponownie nastawiać.

Wlać do czystej i suchej na zewnątrz elenmayerki ok. 100 cm³ wody destylowanej i zważyć ją na wadze technicznej (z dokładnością do 0,01 g).

Odłączyć chłodnicę od ebuliometru, zamknąć jego dolny wylot i przez górny otwór napełnić ebuliometr wodą z elenmayerki. Poziom wody w ebuliometrze winien sięgać 2 - 3 cm poniżej górnej krawędzi „gruszki” (tj. do czerwonej kreski). Uważać, aby nie rozlać wody podczas napełniania ebuliometru.

Zważyć elenmayerkę z resztą wody.

Połączyć chłodnicę z ebuliometrem i włączyć przepływ wody. Podłączyć do sieci elektrycznej autotransformator przy położeniu wskazówki autotransformatora na „0” i stopniowo zwiększać napięcie aż do osiągnięcia wrzenia wody w ebuliometrze.

Nie przekraczać napięcia 90 V. Ogrzewanie regulować tak, aby ilość cieczy spływającej z chłodnicy przez kroplomierz wynosiła 8 - 10 kropel na minutę.

Od chwili rozpoczęcia wrzenia odczytywać i notować temperaturę co 30 sek., przy czym w momencie odczytu uderzać lekko w rurkę termometru bagietką osłoniętą rurką gumową. Odczytywanie dokonywać za pomocą lupy (z dokładnością do 0,002 K) i zakończyć je po stwierdzeniu utrzymywania się przez okres ok. 5 min. stałej temperatury. Temperaturę tę przyjąć jako temperaturę wrzenia wody destylowanej.

Wyłączyć ogrzewanie, po upływie 5 min. odłączyć chłodnicę i wsypać do ebuliometru ok. 1 g badanej substancji, odważonej z dokładnością do 0,1 mg. Uważać, aby nie nasypać substancji na szlif.

Sposób odważania:

Na wadze analitycznej zważyć puste naczyńko i odważyć w nim ok. 1 g badanej substancji. Zważyć naczyńko z substancją na wadze analitycznej, wsypać odważkę do ebuliometru i zważyć na wadze analitycznej puste naczyńko.

Wyznaczyć temperaturę wrzenia roztworu, postępując analogicznie jak poprzednio.

Opisane czynności wykonać jeszcze czterokrotnie, dodając kolejno po ok. 1 g badanej substancji. Przed każdorazowym dodaniem naważki należy wyłączyć ogrzewanie i odczekać 5 min.

Po zakończeniu pomiarów wypuścić z ebuliometru badany roztwór i po ostygnięciu ebuliometru przepłukać go kilkakrotnie wodą destylowaną, napełniając go każdorazowo aż do brzegu szlifu służącego do włożenia chłodnicy. Szlif chłodnicy oddzielnie spłukać wodą destylowaną. Wylot ebuliometru pozostawić otwarty.

Podstawowe zależności matematyczne:

Molarność (m) badanych roztworów obliczamy z zależności:

gdzie: a - masa substancji rozpuszczonej [kg]

b - masa wody [kg]

M_t - teoretyczna masa molowa badanej substancji [kg/mol], obliczona na

podstawie jej wzoru stechiometrycznego

1. Nieelektrolit

Masę molową (M) badanej substancji obliczamy ze wzoru:

gdzie: T_w - podwyższenie temperatury wrzenia

2. Mocny elektrolit

Współczynnik izotoniczny (i) oraz współczynnik osmotyczny (g) obliczamy na podstawie wzorów:

gdzie: ν - liczba jonów powstających z jednej cząsteczki badanej substancji

Wyniki obliczeń:

Nr roztworu	a [kg]	m [mol/kg]	Tw [K]	i	g
1	9,0040E-04	0,2344	0,21	1,7193	0,8597
2	1,8632E-03	0,4851	0,44	1,7409	0,8704
3	2,8628E-03	0,7454	0,67	1,7253	0,8626
4	3,9036E-03	1,0164	0,9	1,6996	0,8498

b = 0,07179 kg

M_t = 0,0535 kg/mol

K₀ = 0,521 [K×kg×mol^-1]

Wnioski:

Na podstawie różnicy temperatur roztworów z dodatkiem substancji badanej wyznaczanych za pomocą ebuliometru można obliczyć współczynnik izotoniczny oraz współczynnik osmotyczny mocnych elektrolitów.

---