Data wykonania: 22.10.13r.
Data oddania:
Sprawozdanie z chemii fizycznej
ćwiczenie nr 15
Przewodnictwo elektrolitów  analiza konduktometryczna
Agata Chęć,
WIMiIP, Inżynieria Materiałowa,
rok 2, grupa 1, zespół 6
1. Wstęp teoretyczny
Gdzie: Ä„  przewodnictwo, R- opór, Á- opór wÅ‚aÅ›ciwy, q- przekrój przewodzÄ…cego sÅ‚upa elektrolitu,
l- długość przewodzącego słupa elektrolitu, k- przewodnictwo właściwe. Przewodnictwo
właściwe jest odwrotnością oporu kostki sześciennej elektrolitu o długości krawędzi 1cm,
natomiast jony są czynnikiem przenoszącym ładunki elektryczne podczas przepływu prądu
elektrycznego przez elektrolit. Stąd też przewodnictwo właściwe jest tym większe, im większe jest
stężenie jonów oraz im większa jest ich szybkość. Można wywnioskować, że czynnikami
decydującymi o przewodnictwie właściwym jest rodzaj elektrolitu i stężenie.
Przewodnictwo równoważnikowe(molowe)- jest to odwrotność oporu jednego
gramorównoważnika( lub 1 mola) elektrolitu, w roztworze lub w stanie stopionym, zawartego w
całości pomiędzy elektrodami oddalonymi o 1cm. Związek pomiędzy przewodnictwem
równoważnikowym i właściwym ujmuje równanie:
Gdzie: c- stężenie elektrolitu w gramorównoważnikach na litr roztworu, tzw.
rozcieńczenie- liczba podająca ilość litrów w której mieści się 1 gramorównoważnik( lub 1 mol).
2. Cel ćwiczenia
a) wyznaczenie przewodnictwa wÅ‚aÅ›ciwego roztworów: ZnSO" lub CuSO, H‚ SO" oraz CHƒ COOH o
różnych stężeniach. Sporządzenie w oparciu o uzyskane wyniki wykresów: k=f(c), =f(v) oraz
Ä…=f(c).
b) wyznaczenie, w oparciu o pomiar przewodnictwa oraz dane tabelaryczne, stężenia roztworu
ZnCl‚ .
c) wyznaczenie stężeń na drodze miareczkowania konduktometrycznego:
- mocnego kwasu mocnÄ… zasadÄ…
- słabego kwasu mocną zasadą
3. Wykonanie
Za pomocą specjalnej aparatury zmierzyłyśmy przewodnictwo właściwe 1M roztworu CuSO" .
Następnie rozcieńczyłyśmy roztwór pięciokrotnie dodając do niego odpowiednią ilość wody i
ponownie zmierzyłyśmy przewodnictwo. Powtarzałyśmy czynność kilkakrotnie, za każdym razem
rozcieÅ„czajÄ…c roztwór. To samo zrobiÅ‚yÅ›my z roztworami H‚ SO" oraz CHƒ COOH. Wyniki
zanotowałyśmy w tabeli.
NastÄ™pnym krokiem byÅ‚o zmierzenie przewodnictwa wÅ‚aÅ›ciwego roztworu ZnCl‚ . Na tej
podstawie oraz przy pomocy odpowiedniego wykresu można wyznaczyć stężenie tego roztworu.
Ostatnim punktem ćwiczenia było miareczkowanie konduktometryczne mocnego kwasu mocną
zasadą. W tym celu zmierzyłyśmy przewodnictwo kwasu solnego i dodałyśmy 0,5ml NaOH.
Powtórzyłyśmy pomiar i znów dodałyśmy 0,5ml NaOH. Miareczkowanie i pomiar przewodnictwa
powtarzałyśmy aż wartości wskazywane przez urządzenie zaczęły wzrastać. Tak samo
postÄ™powaÅ‚yÅ›my z roztworem CHƒ COOH.
4. Wyniki doświadczenia
a)
elektrolit C [mol/dm^3] k [źS] R [©]=1/k [cm^2/mol*©] /Å‚ V=1/C
2,194 42100 2,3753E-05 19,18869644 0,084457 0,455789
1,387 32000 0,00003125 23,07137707 0,101547 0,720981
1 45900 2,17865E-05 45,9 0,202025 1
CuSO" 0,658 18900 5,29101E-05 28,72340426 0,126423 1,519757
Å‚ =227,2 0,2 15480 6,45995E-05 77,4 0,340669 5
0,04 4290 0,0002331 107,25 0,472051 25
0,008 1216 0,000822368 152 0,669014 125
0,0016 325 0,003076923 203,125 0,894036 625
28,25 110500 9,04977E-06 3,911504425 0,005102 0,035398
18,375 372600 2,68384E-06 20,27755102 0,026451 0,054422
14,258 540500 1,85014E-06 37,90854257 0,04945 0,070136
10,649 680000 1,47059E-06 63,8557611 0,083297 0,093906
4,655 652700 1,5321E-06 140,2148228 0,182905 0,214823
H‚ SO" 2,176 391500 2,55428E-06 179,9172794 0,234695 0,459559
Å‚ =766,6 1,053 298500 3,35008E-06 283,4757835 0,369783 0,949668
1 364000 2,74725E-06 364 0,474824 1
0,2 77900 1,2837E-05 389,5 0,508088 5
0,04 17960 5,56793E-05 449 0,585703 25
0,008 4400 0,000227273 550 0,717454 125
0,0016 1020 0,000980392 637,5 0,831594 625
17,41 0,04 25 2,29753E-06 6,57E-09 0,057438
13,36 146 0,006849315 0,010928144 3,12E-05 0,07485
10,66 456 0,002192982 0,042776735 0,000122 0,093809
8,829 740 0,001351351 0,083814702 0,00024 0,113263
6,994 1081 0,000925069 0,154561052 0,000442 0,14298
5,194 1401 0,000713776 0,269734309 0,000771 0,19253
3,417 1605 0,000623053 0,469710272 0,001342 0,292654
CHƒ COOH 2,457 1619 0,000617665 0,658933659 0,001883 0,407
Å‚ =349,9 2 1801 0,000555247 0,9005 0,002574 0,5
1,688 1526 0,000655308 0,904028436 0,002584 0,592417
0,838 1225 0,000816327 1,461813842 0,004178 1,193317
0,4 997 0,001003009 2,4925 0,007123 2,5
0,08 454 0,002202643 5,675 0,016219 12,5
0,016 199,7 0,005007511 12,48125 0,035671 62,5
0,0032 85,8 0,011655012 26,8125 0,076629 312,5
Wykresy zależności przewodnictwa właściwego od stężenia elektrolitu
CuSO"
45000
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5
stężenie, mol/dm^3
H‚ SO"
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
0 5 10 15 20 25 30
stężenie, mol/dm^3
przewodnictwo właściwe,
ź
S
k,
ź
S
CHƒ COOH
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
C, mol/dm^3
Wykresy zależności przewodnictwa równoważnikowego od rozcieńczenia
CuSO"
250
200
150
100
50
0
0 100 200 300 400 500 600 700
rozcieńczenie V
H‚ SO"
700
600
500
400
300
200
100
0
0 100 200 300 400 500 600 700
V
k,
ź
S
przewodnictwo równoważnikowe 

CHƒ COOH
30
25
20
15
10
5
0
0 50 100 150 200 250 300 350
V
Wykresy zależności ilorazu /ł od rozcieńczenia
CuSO"
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0 100 200 300 400 500 600 700
V
H‚ SO"
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0 100 200 300 400 500 600 700
V


/
Å‚

/

Å‚
CHƒ COOH
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
0 50 100 150 200 250 300 350
V
b) wykres zależności przewodnictwa właściwego chlorku cynku od jego stężenia
ZnCl‚
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
stężenie, mol/dm^3
Przewodnictwo badanej przez nas próbki ZnCl‚ wyniosÅ‚o 88,6mS. Po rozcieÅ„czeniu przewodnictwo
zmalało, co oznacza, że przy wyznaczaniu stężenia bierzemy pod uwagę lewą część wykresu. Dla k=88,6mS
stężenie wynosi ok. 2,8mol/dm^3.

/

Å‚
przewodnictwo, mS
c) miareczkowanie konduktometryczne roztworu HCl (ilość HCl  5ml) 0,1M zasadą sodową
ilośćNaOH, ml k, źS
0 4670
0,5 4210
1 3860
1,5 3470
2 3110
2,5 2720
3 2340
3,5 2150
4 1690
4,5 1373
5 1230
5,5 1344
6 1533
HCl
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 1 2 3 4 5 6 7
ilość NaOH, ml
Z wykresu wynika, że zmiareczkowanie kwasu solnego nastąpiło po dodaniu 5ml NaOH. Z równania:
HCl + NaOH Ä…ð NaCl + H‚ O wiemy, że do zobojÄ™tnienia 1 mola HCl potrzeba 1 mola NaOH.
Zatem: 5ml NaOH - 0,1mol/dm^3
5ml HCl - x
x=5*0,1/5= 0,1 mol/dm^3
Stężenie HCl wynosiło 0,1 mol/dm^3.
przewodnictwo, źS
Miareczkowanie konduktometryczne r-ru CHƒ COOH (ilość roztworu=40ml) 0,1M NaOH
ilość NaOH, ml k, źS
0 194,8
1 185,9
2 337
3 499
4 670
5 831
6 1340
7,2 1626
8,2 2040
9,2 2440
10,2 2760
CHƒ COOH
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 2 4 6 8 10 12
ilość NaOH, ml
Zmiareczkowanie kwasu octowego nastąpiło po dodaniu ok. 5ml NaOH. Z równania
CHƒ COOH + NaOH Ä…ð CHƒ COONa + H‚ O wiemy, że kwas i zasada sÄ… w tej reakcji w stosunku
molowym 1:1
5ml NaOH - 0,1mol/dm^3
5ml kwasu - x
x=5*0,1/5=0,1 mol/dm^3.
Stężenie kwasu octowego wynosiło 0,1M.
k, źS
5. Wnioski
Z wykresów wynika, że przy wzroście stężenia elektrolitu jego przewodnictwo właściwe najpierw rośnie, a
potem maleje. Natomiast wartości przewodnictwa równoważnikowego (molowego) rosną wraz ze
wzrostem rozcieńczenia roztworu. Wynika to z tego, że przy rozcieńczaniu postępuje proces dysocjacji i
tworzy się coraz więcej jonów, które są nośnikami ładunku elektrycznego. Stosunek /ł również rośnie
przy coraz większym rozcieńczeniu.
Podczas miareczkowania mocnego kwasu mocną zasadą najpierw obserwujemy spadek wartości
przewodnictwa właściwego mieszaniny  w trakcie dodawania zasady zmniejsza się ilość jonu
wodorowego. Po zmiareczkowaniu (gdy stechiometryczna ilość dodanej zasady jest równa ilości kwasu)
przewodnictwo zaczyna wzrastać  pojawiają się niezwiązane jony hydroksylowe.
Podczas miareczkowania słabo dysocjującego kwasu obserwujemy wzrost przewodnictwa spowodowany
pojawieniem się dobrze zdysocjowanej soli w miejsce słabo zdysocjowanego kwasu. Po zmiareczkowaniu
wzrost ten stał się gwałtowniejszy, gdyż cały kwas przereagował a w jego miejsce pojawiły się ruchliwe
jony hydroksylowe pochodzÄ…ce z zasady sodowej.