Technologia Wydział Inżynierii
Chemia Fizyczna
Chemiczna Materiałowej i Ceramiki
Aneta Malinowska
Rok II Grupa 8 Zespół A
Maciej Ludwig
Data
Temat: Konduktometria  przewodnictwo Nr ćwiczenia
wykonania
elektrolitów mocnych i słabych 16
12.03.2012 r.
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie granicznego przewodnictwa molowego
elektrolitów mocnych (NaCl, CH3COONa) i słabych (CH3COOH) oraz
wyznaczenie stałej dysocjacji kwasu octowego na podstawie pomiarów
przewodnictwa roztworów tych elektrolitów.
PrzyrzÄ…dy i odczynniki:
·ð Kolby miarowe (50 cm3)
·ð Naczynko konduktometryczne
·ð Bagietka i pipeta (25 cm3)
·ð Zlewki
·ð 0,01 M roztwory CH3COOH, NaCl i CH3COONa
Wykonanie ćwiczenia:
·ð W kolbach miarowych (50 cm3) sporzÄ…dzono zgodnie z przepisem
roztwory kwasu octowego, chlorku sodu i octanu sodu.
·ð Zmierzono przewodnictwo tychże roztworów
Opracowanie wyników:
1. Obliczenie stężeń kwasu octowego w roztworach c.
Wyliczono liczbę moli kwasu octowego. Następnie obliczono stężenia dla
kolejnych objętości.
Roztwór 1 :
c = (1)
gdzie:
n  liczba moli kwasu octowego [mol]
c  stężenie użytego roztworu kwasu octowego [mol/dm3]
1
v  objętość użytego roztworu kwasu octowego [dm3]
stÄ…d:
n = c *v = 0,01 * 0,025 = 2,5*10 -4 [mola]
c = n/vr = 2,5 * 10-4 / 0,05 = 5*10-3 [mol/dm3]
gdzie:
vr  objętość otrzymanego roztworu kwasu octowego [dm3]
2. Obliczenie przewodnictwa wÅ‚aÅ›ciwego º:
Stała naczynka konduktometrycznego wynosi 1 cm-1
º = (l/A)*G (2)
gdzie:
l/A  stała naczynka konduktometrycznego równa 1 [cm-1]
G  Przewodnictwo roztworu [©-1]
Roztwór 1 :
º = 1*61,5*10-6 = 6,15*10-5 [©-1*cm-1]
Resztę obliczeń wykonano analogicznie
3. Obliczenie przewodnictwa molowego ›m roztworów kwasu octowego:
›m = 1000*º/c (3)
gdzie:
c  stężenie otrzymanego kwasu octowego [mol/dm3]
º  przewodnictwo wÅ‚aÅ›ciwe [©-1*cm-1]
Roztwór 1:
›m = 1000* 6,15*10-5/5*10-3 = 12,3 [©-1*cm2*mol-1]
Resztę obliczeń wykonano analogicznie
4. Obliczenie odwrotnoÅ›ci przewodnictwa molowego (1/ ›m) oraz iloczynu
c* ›m
2
5.Wyniki zestawiono w tabeli
Tabela 1. Wartości doświadczalne przewodnictw właściwych oraz przewodnictw molowych dla różnych stężeń
Roztwór c º ›m
1/ ›m c·›m
CH3COOH [mol·dm-3] [©-1·cm-1] [©-1·cm2·mol-1]
Roztwór 1 0,005 6,15 * 10-5 12,30 0,085 0,0615
Roztwór 2 0,003 4,76 * 10-5 15,87 0,063 0,0476
Roztwór 3 0,002 3,84 * 10-5 19,20 0,052 0,0384
Roztwór 4 0,0015 3,11 * 10-5 19,43 0,051 0,0311
Roztwór 5 0,001 2,51 * 10-5 25,10 0,040 0,0251
Roztwór 6 0,0005 1,68 * 10-5 28,00 0,032 0,0168
6.
f(x) = 1,1093x + 0,0132
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
c*›
Rys. 1. Wykres zależnoÅ›ci 1/›m = f(c*›m)
Uzyskane równanie prostej y=ax+b interpretujemy w następujący sposób:
·ð y = 1/›m
·ð ax = (c* ›m)/(K*(›0m)2)
·ð b = 1/ ›0m ------> ›0m = 1/b
3
1/
›
Co pozwala nam na wyliczenie granicznego przewodnictwa molowego kwasu
octowego ›0m
›0m = 76,92 [ ©-1·cm2·mol-1]
7. Obliczenie stopnia dysocjacji ą oraz stałej dysocjacji K:
Stopień dysocjacji ą wyliczono korzystając z prawa Kohlaruscha dla słabych
elektrolitów:
›m= ›0m*Ä… (4)
gdzie:
›m  przewodnictwo molowe [©-1·cm2·mol-1]
›0m  graniczne przewodnictwo molowe [©-1·cm2·mol-1]
Stałą dysocjacji K wyliczono korzystając z prawa rozcieńczeń Ostwalda:
K=(c0*Ä…2)/(1-Ä…) (5)
gdzie:
ą - stopień dysocjacji
c0  stężenie roztworu kwasu octowego [mol/dm3]
Roztwór 1:
Ä…= ›m/ ›0m = 12,3/76,92 = 0,16
K=(0,005*0,162)/(1-0,16) = 1,5*10-4
Resztę obliczeń wykonano analogicznie
8. Wyliczone dane umieszczono w tabeli
Tabela 2. Wartości doświadczalne stopnia dysocjacji i stałej dysocjacji dla różnych stężeń
Roztwór c
Ä… K
CH3COOH [mol·dm-3]
Roztwór 1 0,005 0,16 1,5*10-4
Roztwór 2 0,003 0,20 1,5*10-4
Roztwór 3 0,002 0,25 1,7*10-4
4
Roztwór 4 0,0015 0,25 1,3*10-4
Roztwór 5 0,001 0,33 1,6*10-4
Roztwór 6 0,0005 0,36 1,3*10-4
9. Obliczenie średniej wartości K i błędu względnego:
Kśr. = = * 8,9*10-4 = 1,5 * 10-4
Błąd względny wyliczono z zależności:
´ = ("K/K0)*100% (6)
gdzie:
"K  błąd bezwzględny równy K- K0
K  wartość średnia stałej dysocjacji kwasu octowego
K0 - wartość tablicowa stałej dysocjacji dla kwasu octowego równa 1,75*10-5
"K= 1,5*10-4 - 1,75*10-5 = 1,32*10-4
´ = (1,32*10-4/1,75*10-5)*100% = 754 %
10a. Obliczenie stężenia chlorku sodu, wartości w wyjściowych roztworach
oraz º:
Wyliczono liczbę moli chlorku sodu oraz jego stężenia dla kolejnych objętości
korzystając ze wzoru (1). Wartość przewodnictwa właściwego wyliczono z
zależności (2):
º = (l/A)*G
11a. Obliczenie przewodnictwa molowego roztworów.
Przewodnictwo molowe roztworów chlorku sodu zostało obliczone ze wzoru
numer (3)
›m = 1000* º/c
5
12a. Wyliczone dane umieszczono w tabeli
Tabela 3. Wartości doświadczalne przewodnictwa właściwego i przewodnictwa molowego dla różnych stężeń
Roztwór c º ›m
c
NaCl [mol·dm-3] [ ©-1·cm-1] [©-1·cm2·mol-1]
Roztwór 1 0,005 0,0707 4,38*10-4 87,60
Roztwór 2 0,003 0,0548 2,75*10-4 91,67
Roztwór 3 0,002 0,0447 1,82*10-4 91,00
Roztwór 4 0,0015 0,0400 1,41*10-4 88,12
Roztwór 5 0,001 0,0316 9,98*10-5 99,80
Roztwór 6 0,0005 0,0245 5,12*10-5 85,33
y = -50,486x + 92,827
102
100
98
96
94
92
90
88
86
84
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
"c
Rys. 2. Wykres zależnoÅ›ci ›m = f( ) dla NaCl
Graniczne przewodnictwo molowe wyznaczono podstawiając wartość x = 0 do
równania prostej regresji. Dla naszego przypadku graniczne przewodnictwo
molowe chlorku sodu wynosi:
›0m = 92,827 [ ©-1·cm2·mol-1]
6
-1
2
-1
›
m [
©
* cm * mol ]
10b. Obliczenie stężenia chlorku sodu, wartości w wyjściowych roztworach
oraz º:
Wyliczono liczbę moli octanu sodu oraz jego stężenia dla kolejnych objętości
korzystając ze wzoru (1). Wartość przewodnictwa właściwego wyliczono z
zależności (2):
º = (l/A)*G
11b. Obliczenie przewodnictwa molowego roztworów.
Przewodnictwo molowe roztworów octanu sodu zostało obliczone ze wzoru
numer (3)
›m = 1000*º/c
12b. Wyliczone dane umieszczono w tabeli
Tabela 4. Wartości doświadczalne przewodnictwa właściwego i przewodnictwa molowego dla różnych stężeń
Roztwór c º ›m
c
CH3COONa [mol·dm-3] [ ©-1·cm-1] [ ©-1·cm2·mol-1]
Roztwór 1 0,005 0,0707 2,75*10-4 55,00
Roztwór 2 0,003 0,0548 1,71*10-4 57,00
Roztwór 3 0,002 0,0447 1,03*10-4 51,50
Roztwór 4 0,0015 0,0400 8,35*10-5 52,19
Roztwór 5 0,001 0,0316 5,14*10-5 51,40
Roztwór 6 0,0005 0,0245 2,35*10-5 45,60
7
y = 192,12x + 43,588
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
"c
Rys. 3. Wykres zależnoÅ›ci ›m = f( ) dla CH3COONa
Graniczne przewodnictwo molowe wyznaczono podstawiając wartość x = 0 do
równania prostej regresji. Dla naszego przypadku graniczne przewodnictwo
molowe octanu sodu wynosi:
›0m = 43,588 [ ©-1·cm2·mol-1]
15. Obliczenie błędu względnego przewodnictwa molowego dla octanu sodu
oraz chlorku sodu:
Chlorek sodu: Octan sodu:
›0m teoretyczne = 109 [ ©-1·cm2·mol-1] ›0m teoretyczne = 91 [ ©-1·cm2·mol-1]
´ = 14,84 [%] ´ = 52,10 [%]
16. Wnioski z uzyskanych wyników:
·ð Wartość otrzymanej staÅ‚ej dysocjacji kwasu octowego równa 1,5 * 10-4
jest niezgodna z wartością tablicową wynoszącą 1,75*10-5 .
·ð Åšwiadczy o tym obliczony bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny równy 754 %, uzyskany mimo
poprawnego wykonania doświadczenia. Przyczyny tak wysokiego błędu
względnego należy szukać w nieprecyzyjnym przygotowaniu roztworów
kwasu octowego (niedokładność w odmierzaniu odpowiednich objętości
kwasu (dokładność do 0,1 cm3) lub/i niedokładnym wymieszaniu
powstałych roztworów). Inną przyczyną która mogła mieć wpływ na
8
-1
2
-1
›m [©
*cm *mol ]
tenże błąd mogło być niedokładne umycie sprzętu laboratoryjnego
użytego w ćwiczeniu.
·ð Uzyskana wartość granicznego przewodnictwa molowego dla roztworu
chlorku sodu równa 92,827 [©-1·cm2·mol-1] odbiega od wartoÅ›ci
tablicowej równej 109 [©-1·cm2·mol-1] o czym Å›wiadczy bÅ‚Ä…d wzglÄ™dny
równy 14,84 [%]
·ð Uzyskana wartość granicznego przewodnictwa molowego dla roztworu
octanu sodu równa 43,588 [ ©-1·cm2·mol-1] również odbiega od wartoÅ›ci
tablicowej która wynosi 91 [ ©-1·cm2·mol-1] o czym informuje nas bÅ‚Ä…d
względny równy 52,10 [%]
·ð Przyczyny bÅ‚Ä™du wzglÄ™dnego w pomiarze elektrolitów mocnych tj. octanu
sodu oraz chlorku sodu miały niewątpliwie podobne podłoże do przyczyn
,które spowodowały błędy w pomiarze przewodnictwa kwasu octowego.
9