Krzysztof Dobrowolski 25.04.2002
Ćwiczenie 2 : Przewodnictwo wody i słabych elektrolitów ,wyznaczanie stałej dysocjacji słabych elektrolitów
I Wstęp teoretyczny :
Elektrolity słabe w roztworach dysocjują jedynie częściowo. Należą do nich słabe kwasy i zasady BrÖnsteda, takie jak CH3COOH lub NH3. Znaczna zależność przewodności od stężenia wynika z przesunięcia dla małych stężeń molowych następującej równowagi
HA(aq) + H2O(c) = H3O+(aq) + A- (aq)
Ka= [a(H3O+) a(A-)] / a(HA) (1)
w kierunku produktów.
Przewodność zależy od liczby jonów obecnych w roztworze, a zatem od stopnia dysocjacji α elektrolitu. Zgodnie z definicją stopnia dysocjacji kwasu HA o stężeniu molowym c w stanie równowagi spełnione są następujące zależności:
[H3O+] = αc [A-] = αc [HA] = (1-α)c (2)
Zaniedbując współczynniki aktywności, stałą równowagi dysocjacji kwasu Ka możemy w przybliżeniu wyrazić wzorem:
Ka = α2c / 1-α (3)
Wynika stąd, że:
α = Ka/2c{(1+ 4c/ Ka)1/2 - 1} (4)
Przy nieskończonym rozcieńczeniu elektrolit jest całkowicie zdysocjowany, a jego przewodność molowa wynosi Λm° .Ponieważ w rzeczywistym roztworze jedynie ułamek α wszystkich cząsteczek obecny jest w postaci jonów, zmierzona przewodność molowa Λm wynosi:
Λm = αΛm° (5)
gdzie współczynnik α dany jest równaniem (4).
Znając wartość Ka na podstawie równań (4), (5) możemy przewidywać zależności przewodności molowej od stężenia, która całkiem dobrze zgadza się z wynikami doświadczalnymi. Alternatywnie zależność Λm od stężenia możemy wykorzystać do wyznaczania wartości granicznej przwodności molowej. W tym celu przekształćmy równanie (4) do postaci:
1/α = 1 + (αc/Ka)
a następnie korzystając z równania (5), otrzymujemy prawo rozcieńczeń Ostwalda:
1/Λm = 1/ Λm° + Λm *c / Ka( Λm° )2
Z równania tego wynika, że jeśli wykreślimy 1/Λm jako funkcję cΛm, to punkt przecięcia przy c = 0 będzie równy 1/ Λm°
II Literatura
Atkins P.W. „Chemia fizyczna”; Wydawnictwo PWN Warszawa 2001; str. 712-715
III Wykaz substancji stosowanych w zadaniu :
roztwór kwasu octowego
roztwór kwasu chlorooctowego
roztwór kwasu benzoesowego 0103
IV Oświadczenie :
Oświadczam , że zapoznałem się z kartami charakterystyk w/w substancji i znane mi są właściwości tych substancji , sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych przypadkach .
...........................................................
V Cel wykonania ćwiczenia :
Celem wykonania ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji kwasu ........................
VI Opis wykonania ćwiczenia :
Mierzono konduktometrem przewodnictwo poszczególnych termostatowanych roztworów .
VII Obliczenia :
Stała oporowa naczyńka :
Stężenie HCl [ mol/dm3] |
Przewodnictwo roztworu L [ Om-1] |
Przewodnictwo właściwe k [ Om-1cm-1] |
Stała oporowa naczyńka
|
|
|
|
|
K[cm-1] |
Kśr |
0,01 |
|
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
0,04 |
|
|
|
|
0,10 |
|
|
|
|
gdzie
Przewodnictwo właściwe wody :
woda |
przewodnictwo L [ Om -1] |
przewodnictwo właściwe k [ [ Om-1 cm-1] |
destylowana |
|
|
wodociągowa |
|
|
gdzie k = Kśr*L
Przewodnictwo słabego kwasu i stężeniowa stała dysocjacji :
cHA [ mol /dm3] |
L [ Om-1] |
k [ Om-1cm-1] |
-[Om1cm2mol-1] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
389,5 cm2Om-1mol-1
Kśr =
V0 = 50 cm3 Początkowa objętość wody destylowanej
c0 = 0,0209 mol/dm3
Obliczenia wykonano na podstawie następujących zależności :
Statystyczna ocena wyników :
VIII Wnioski :