CHEMIA FIZYCZNA

Ćwiczenie 7

Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu octowego pomiędzy wodą a rozpuszczalnikiem organicznym

W ćwiczeniu wyznaczany jest współczynnik podziału kwasu octowego pomiędzy wodą a wybranym rozpuszczalnikiem organicznym. Pomiary wykonywane są dla kilku roztworów kwasu octowego w wodzie o różnym stężeniu początkowym. Za pomocą miareczkowania oznaczane jest stężenie kwasu w fazie wodnej, a następnie roztwór wodny jest wytrząsany z rozpuszczalnikiem organicznym. Po rozdzieleniu roztworów ponownie jest oznaczane stężenie kwasu octowego w fazie wodnej. Na podstawie tych miareczkowań jest określane stężenie kwasu octowego w fazie wodnej i organicznej w stanie równowagi. Jeżeli kwas asocjuje w fazie organicznej, współczynnik podziału opisany jest równaniem:

W równaniu: c_w - stężenie kwasu w fazie wodnej, c_o - stężenie kwasu w fazie organicznej, n - liczba asocjujących cząsteczek.. Zlogarytmowana postać tego równania:

Po przekształceniu uzyskujemy równanie liniowe, gdzie log K jest punktem przecięcia prostej z osią y przy x = 0, a 1/n jest współczynnikiem kierunkowym prostej:

Równanie to pozwala na podstawie wykresu wyznaczyć współczynnik podziału K oraz liczbę cząsteczek n tworzących asocjaty w fazie organicznej.

SPRZĘT I ODCZYNNIKI

- wytrząsarka,

- kolba Erlenmayera 50 cm³ - 4 szt.

- kolba Erlenmayera z korkiem 100 cm³ - 4 szt.,

- kolbka miarowa 100 cm³ - 4 szt.,

- biureta 20 cm³,

- pipeta 25 cm³,

- pipeta 2 cm³,

- cylinder miarowy 25 cm³,

- rozdzielacz 100 cm³,

- fenoloftaleina,

- kwas octowy 2 mol/dm³,

- cykloheksan, benzen, butanol, oktanol

- NaOH 0.1 mol/dm³.

WYKONANIE ĆWICZENIA

1. Przygotować po 100 cm³ roztworów kwasu octowego o stężeniach: 1.0, 0.75, 0.5, 0.25 mol/dm³ poprzez rozcieńczenie wyjściowego roztworu kwasu o stężeniu 2 mol/dm³.

2. Dwukrotnie oznaczyć stężenie kwasu w każdym z przygotowanych roztworów poprzez miareczkowanie próbek o objętości 2 cm³ za pomocą roztworu NaOH stosując fenoloftaleinę jako wskaźnik.

3. Do kolb Erlenmayera na 100 cm³ pobrać po 25 cm³ przygotowanych roztworów kwasów i dodać za pomocą cylindra miarowego po 25 cm³ rozpuszczalnika organicznego wskazanego przez prowadzącego ćwiczenia.

4. Naczynia szczelnie zamknąć i wytrząsać na wytrząsarce przez 30 minut. Po zakończeniu wytrząsania pozostawić roztwory na 10 minut w celu wyraźnego rozdzielenia się warstw.

5. Przenosić zawartość kolbek do rozdzielacza i oddzielić warstwę wodną od organicznej.

6. Dwukrotnie oznaczyć stężenie kwasu w każdym z roztworów po wytrząsaniu poprzez miareczkowanie próbek o objętości 2 cm³ za pomocą roztworu NaOH wobec fenoloftaleiny jako wskaźnika.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

1. Obliczyć stężenie początkowe kwasu c_p octowego w przygotowanych roztworach:

gdzie: c_NaOH - stężenie NaOH [mol/dm³],

v_NaOH - objętość NaOH zużytego do zmiareczkowania kwasu [cm³],

v_kwasu - objętość miareczkowanej próbki kwasu [cm³].

2. Obliczyć stężenie kwasu w roztworach wodnych c_w po wytrząsaniu z rozpuszczalnikiem organicznym.

3. Obliczyć stężenie kwasu c_o w warstwie organicznej:

4. Obliczyć logarytmy ze stężenia kwasu w fazie wodnej c_w i fazie organicznej c_o.

5. Wyniki umieścić w tabeli:

Numer roztworu	vp [cm^3]	vk [cm^3]	cp [mol/dm^3]	cw [mol/dm^3]	co [mol/dm^3]	log cw	log co
1
2
3
4

6. Narysować wykres zależności log c_w = f (log c_o).

7. Na podstawie wykresu, z nachylenia prostej przechodzącej przez punkty odczytać wartość 1/n, gdzie n jest liczbą cząsteczek kwasu asocjujących w warstwie organicznej, a poprzez ekstrapolację do zerowej wartości log c_w odczytać log K.

8. Na podstawie wartości n określić, czy cząsteczki kwasu octowego asocjują w fazie organicznej oraz podać prawdopodobną strukturę chemiczną tych asocjatów.

---