Ćwiczenie 2
Przewodnictwo wody i słabych elektrolitów. Wyznaczanie stałej dysocjacji Ka słabych elektrolitów.
Wykonanie ćwiczenia:
Czynności wstępne:
Włączyć urządzenie termostatu (mieszadło, chłodnicę i grzałkę). Utrzymać w nim temperaturę 25 ± 0,5 °C. Każdy badany roztwór termostatować 10 minut.
Zapoznać się z instrukcją obsługi sprzętu pomiarowego (konduktometru).
Przewodnictwo słabego kwasu.
Naczyńko pomiarowe przemyć wodą destylowaną i dokładnie wysuszyć.
Do naczyńka odmierzyć pipetą 50 cm3 wody destylowanej i umieścić w nim sondę konduktometryczną.
Naczyńko z wodą destylowaną termostatować 10 min., po czym zmierzyć przewodnictwo wody destylowanej. Jeśli przewodnictwo będzie większe niż 5 [μS], pomiary powtórzyć.
Następnie przy pomocy pipety automatycznej dodać 1 cm3 roztworu kwasu i termostatować naczyńko z roztworem aż do ustalenia się przewodnictwa. Zanotować dodaną objętość kwasu oraz przewodnictwo roztworu.
Dodać kolejną porcję 1 cm3 kwasu, po wytermostatowaniu się roztworu zanotować przewodnictwo roztworu. Pomiary zakończyć po dodaniu w sumie 7 cm3 kwasu.
Po wykonaniu pomiarów naczyńko i sondę konduktometryczną dokładnie wymyć wodą destylowaną.
Pojemność oporowa naczynka.
Przygotować 100 cm3 0,1000 molowego roztworu KCl. W tym celu odważkę 0,7456 g KCl rozpuścić w kolbie miarowej na 100 cm3 i dopełnić do kreski wodą destylowaną. Z roztworu tego, przez odpowiednie rozcieńczenie w kolbie na 50 cm3, sporządzić roztwory KCl o stężeniach: 0,0100; 0,0200; 0,0400 i 0,1000 mol/dm3.
Wykonać pomiary przewodnictwa roztworów KCl, rozpoczynając od roztworu najbardziej rozcieńczonego (0,0100 mol/dm3).
Przewodnictwo wody.
Umyte i wypłukane naczyńko pomiarowe napełnić wodą destylowaną i wykonać pomiar przewodnictwa. Podobnie zmierzyć przewodnictwo wody wodociągowej.
Po zakończeniu pomiarów naczyńko dokładnie wymyć wodą destylowaną, a elektrody zostawić zanurzone również w wodzie destylowanej.
Podstawowe zależności matematyczne:
,
,
,
.
Wnioski:
Jak widać na wykresie zależności przewodnictwa właściwego od stężenia słabego kwasu, przewodnictwo właściwe rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem stężenia kwasu, od wartości początkowej równej przewodnictwu właściwemu wody destylowanej (1,963 × 10-6 Ω-1cm-1). Przewodnictwo molowe natomiast (wykres zależności przewodnictwa molowego od stężenia słabego kwasu) maleje wykładniczo od wartości przewodnictwa molowego przy rozcieńczeniu nieskończenie wielkim równej 390,7 cm2/(Ω×mol).
Średnia wartość stałej dysocjacji badanego kwasu octowego wynosi (1,916 ± 0,015) × 10-5 mol/dm3, natomiast literaturowa wartość tej stałej wynosi 1,754 × 10-5 mol/dm3. Ponieważ różnica nie mieści się w granicach błędu, można wnioskować o błędach popełnianych przez eksperymentatora podczas wykonywania ćwiczenia (niedokładne odmierzanie objętości) lub też o błędnych wskazaniach konduktometru.