Wydział Metali Nieżelaznych

Kierunek: Metalurgia

Rok: IV

Temat: Przewodnictwo roztworów elektrolitów.

Wykonali:

Głogowski Adam

Marczewski Maciej

1. Cel ćwiczenia:

1. Wyznaczenie stałej naczyńka pomiarowego.

2. Doświadczalne wyznaczenie zależności przewodnictwa molowego od stężenia dla elektrolitów mocnych (HCl, NaCl, CH₃COONa) oraz elektrolitu CH₃COOH.

3. Wyznaczenie przewodnictwa granicznego dla kwasu octowego (CH₃COOH).

4. Wyznaczenie wartości stopnia dysocjacji oraz stałej dysocjacji dla kwasu octowego.

2. Odczynniki:

Roztwory bazowe: 0.1 M HCl

1. M NaCl

1. M CH₃COONa

1. M CH₃COOH

3. Obliczenia potrzebne do sporządzenia elektrolitów o żądanym stężeniu:

1000 [cm³] - 0,1 [mol]

x [cm³] - 0,02[mol]

x = 200 [cm³]

1000 [cm³] - 0,1 [mol]

x [cm³] - 0,015 [mol]

x = 150 [cm³]

1000 [cm³] - 0,1 [mol]

x [cm³] - 0,01 [mol]

x = 100 [cm³]

1000 [cm³] - 0,1 [mol]

x [cm³] - 0,005 [mol]

x = 50 [cm³]

1000 [cm³] - 0,1 [mol]

x [cm³] - 0,001 [mol]

x = 10 [cm³]

1000 [cm³] - 0,1 [mol]

x [cm³] - 0,0005 [mol]

x = 5 [cm³]

4. Wykonanie ćwiczenia:

1. Sporządzić roztwory elektrolitów: HCl, NaCl, CH₃COOH o stężeniach: 0,0005; 0,001; 0,005; 0,01; 0,015 oraz 0,02 M. Roztwory przygotować w kolbach miarowych przez rozcieńczenie odpowiedniej ilości roztworów bazowych w wodzie destylowanej. Dokonać stosownych obliczeń. Należy zwrócić uwagę na czystość naczyń. Przed przystąpieniem do pomiarów, kolby oraz naczyńko pomiarowe powinny być wielokrotnie przepłukane wodą destylowaną.

2. Przed przystąpieniem do pomiarów zmierzyć temperaturę roztworów. Wprowadzić jej wartość (w ^oC) do konduktometru w celu automatycznej kompensacji wpływu tej temperatury na mierzoną wielkość G.

3. Metodą cechowania, wyznaczyć stałą naczyńka. W tym celu przygotować 0,1 M roztwór KCl oraz zmierzyć jego przewodnictwo.

4. Zmierzyć przewodnictwo właściwe wody destylowanej oraz sporządzonych elektrolitów. Pomiary należy rozpocząć od roztworu najbardziej rozcieńczonego. Nie przemywać naczyńka wodą pomiędzy poszczególnymi pomiarami.

5. Uzyskane wyniki:

Rodzaj elektrolitu	Stężenie molowe M	Przewodnictwo elektrolitu zmierzone [mS]	Temperatura elektrolitu T [^oC]	Przewodnictwo elektrolitu κ [mS]	Przewodnictwo molowe elektrolitu Λ [mS*dm^3/mol]	Przewodnictwo G [mS]
HCl	0,0005 M	0,506	20,1	0,477	954	0,229
		0,001 M	1,008	19,6	0,979	979	0,47
		0,005 M	5,95	19,7	5,921	1184,2	2,842
		0,01 M	11,13	19,7	11,101	1110,1	5,328
		0,015 M	18,02	19,9	17,991	1199,4	8,636
		0,02 M	21,2	19,8	21,171	1058,55	10,16
	NaCl	0,0005 M	0,224	20,1	0,195	390	0,094
		0,001 M	0,225	20,0	0,196	196	0,094
		0,005 M	1,3	20,1	1,271	254,2	0,61
		0,01 M	2,37	19,7	2,341	234,1	1,124
		0,015 M	3,64	19,9	3,611	240,73	1,733
		0,02 M	4,57	19,9	4,541	227,05	2,18
	CH3COONa	0,0005 M	0,0683	20,3	0,0393	78,6	0,0189
		0,001 M	0,0917	20,3	0,0627	62,7	0,0301
		0,005 M	0,436	20,3	0,407	81,4	0,195
		0,01 M	1,34	20,2	1,311	131,1	0,629
		0,015 M	1,377	20,2	1,348	89,87	0,647
		0,02 M	1,876	20,2	1,847	92,35	0,887
	CH3COOH	0,0005 M	0,0545	22,1	0,0255	51	0,0122
		0,001 M	0,0932	22,3	0,0642	64,2	0,0308
		0,005 M	0,237	22,2	0,208	41,6	0,0998
		0,01 M	0,333	22,2	0,304	30,4	0,146
		0,015 M	0,416	22,1	0,387	25,8	0,186
		0,02 M	0,485	22,0	0,456	22,8	0,219
Woda destylowana		0,029	22,4

Stała naczyńka pomiarowego k = 0,48

6. Zastosowane wzory:

κ = κ_mierzone - κ_H2O

Λ = κ/c

G = κ * k

Λ^∞ _(CH3COOH) = Λ^∞ _(HCl) + Λ^∞ _(CH3COONa) - Λ^∞ _(NaCl)

α = Λ_(CH3COOH)/Λ^∞_(CH3COOH)

K = (α²*c_(CH3COOH))/(1-α)

7. Wykresy:

Zależność Przewodnictwa molowego badanych elektrolitów (Λ [mS*dm³/mol]) w funkcji ich stężenia.

8. Wyniki obliczone dla CH₃COOH:

Elektrolit	Λ^∞[mS*dm^3/mol]
HCl	0,9729
NaCl	0,3104
CH3COONa	0,0683
CH3COOH	0,7308

Stężenie c [M]	Λ [S*dm^3/mol]	Λ^∞[S*dm^3/mol]	Stopień dysocjacji α	Stała równowagi K*10^-^6	lnK	c^0,5
0,0005	0,051	0,7308	0,0698	2,62	-12,8532	0,0223607
0,001	0,0642	0,7308	0,08785	8,46	-11,6801	0,0316228
0,005	0,0416	0,7308	0,0569	1,72	-10,9718	0,0707107
0,01	0,0304	0,7308	0,0416	0,181	-10,9221	0,1
0,015	0,0258	0,7308	0,0353	0,1938	-10,8513	0,1224745
0,02	0,0228	0,7308	0,0312	0,2009	-10,8151	0,1414214

Zależność stopnia dysocjacji kwasu octowego w funkcji pierwiastka z jego stężenia:

Zależność stopnia dysocjacji kwasu octowego w funkcji jego stężenia:

9. Wnioski:

Po wykonaniu ćwiczenia można stwierdzić, że wraz ze wzrostem stężenia elektrolitu jego przewodnictwo rośnie. Najwyższym przewodnictwem charakteryzuje się kwas solny, kolejno chlorek sodu, octan sodu oraz kwas octowy. W oparciu o te wyniki można zauważyć, że najwyższe przewodnictwo posiadają mocne kwasy, niższe sole mocnych kwasów i mocnych zasad, następnie sole słabych i kwasów mocnych zasad, a najniższe słabe kwasy.

Wyznaczony stopień dysocjacji jak i stała równowagi dla kwasu octowego wzrastały wraz ze zmniejszającym się stężeniem kwasu.

Przewodnictwo elektrolitu jest bardzo ważnym parametrem w procesie elektrolizy. Im wyższe przewodnictwo tym mniejszy opór i tym mniejsze straty energetyczne związane ze spadkiem napięcia w elektrolicie.

3

---