Opis wykonania ćwiczenia
Najpierw zmierzyłam przewodnictwo wody destylowanej. Następnie dodawałam po 1cm3 roztworu kwasu, termostatowałam do ustalenia stałej temperatury i zmierzyłam przewodnictwo. Pomiary zakończyłam po dodaniu w sumie 7cm3 kwasu C6H5COOH o stężeniu 0,0224mol/dm3.
Przygotowałam 100cm3 0,1000 molowego roztworu KCl i sporządziłam cztery roztwory o stężeniach: 0,0100; 0,0200; 0,0400 i 0,1000 mol/dm3. Zmierzyłam przewodnictwo. Zmierzyłam również przewodnictwo wody wody destylowanej jak i wodociągowej. Wyniki pomiarów przewodnictw roztworów oraz objętości wody destylowanej i wodociągowej zestawiłam w poniższych tabelach.
Obliczenia
1. Obliczyłam stałą oporową naczynka korzystając z zależności:
K = κ/L (1)
Obliczenia zestawiłam w tabeli nr 1
Tabela nr 1
Stężenie KCl |
Przewodnictwo |
Przewodnictwo |
Stała oporowa naczynka |
||
[mol/dm3] |
roztworu [S] |
właściwe κ [S cm-1] |
K [cm-1] |
Kśr |
|
0,01 |
0,001379 |
0,001412 |
|
1,0239 |
|
0,02 |
0,00261 |
0,002768 |
|
1,0605 |
1,0933 |
0,04 |
0,00495 |
0,005338 |
|
1,0784 |
|
0,1 |
0,01065 |
0,01289 |
|
1,2103 |
|
2. Obliczyłam przewodnictwo L i przewodnictwo właściwe κ dla wody destylowanej i wodociągowej korzystając z zależności:
κ = Kśr*L (2)
gdzie Kśr = 1,0933 [cm-1]
Tabela nr 2
woda |
|
przewodnictwo L [S] |
przewodnictwo właściwe κ [S/cm-1] |
destylowana |
|
2,11E-06 |
2,31E-06 |
wodociągowa |
|
4,19E-04 |
5,36E-04 |
3.
a) Obliczyłam stężenie kwasu C6H5COOH korzystając ze wzoru:
c = Vc0 / (V0 + V) (3)
gdzie: c - stężenie kwasu HA
c0 - wyjściowe stężenie kwasu HA (c0 = 0,0224 mol/dm3)
V - objętość dodawanego kwasu
V0 -objętość początkowa wody destylowanej (V0 = 50cm3)
b) Obliczyłam przewodnictwo właściwe roztworów kwasu korzystając z zależności:
κ = Kśr *L (4)
c) Obliczyłam przewodnictwo molowe roztworów kwasu korzystając z zalezności:
Λ = κ/c (5)
d) Stopień dysocjacji α roztworów kwasu obliczyłam ze wzoru:
α = Λ/Λ0 (6)
gdzie: Λ- przewodnictwo molowe roztworu kwasu
Λ0 - graniczne przewodnictwo molowe roztworu kwasu
e) Obliczyłam stężeniową stałą dysocjacji Ka korzystając ze wzoru:
Ka = α2c/(1-α) (7)
Wyniki obliczeń zestawiłam w tabeli nr 3
Tabela nr 3
c HA [mol/dm3] |
przewodnictwo L [S] |
|
κ [S cm-1] |
Λ [Scm2 mol-1] |
α |
Ka [mol/dm3] |
4,392E-04 |
4,92E-05 |
|
5,38E-05 |
122,47 |
3,20E-01 |
6,36E-05 |
8,615E-04 |
7,32E-05 |
|
8,00E-05 |
92,89 |
2,43E-01 |
6,72E-05 |
1,268E-03 |
9,14E-05 |
|
9,99E-05 |
78,81 |
2,06E-01 |
6,79E-05 |
1,659E-03 |
1,07E-04 |
|
1,16E-04 |
70,17 |
1,84E-01 |
6,85E-05 |
2,036E-03 |
1,20E-04 |
|
1,31E-04 |
64,53 |
1,69E-01 |
6,98E-05 |
2,400E-03 |
1,32E-04 |
|
1,44E-04 |
59,9 |
1,57E-01 |
6,99E-05 |
2,751E-03 |
1,42E-04 |
|
1,55E-04 |
56,32 |
1,47E-01 |
7,01E-05 |
Przewodnictwo molowe kwasu przy rozcieńczeniu nieskończenie wielkim: 382,2 [Scm2/mol]
Stężenie wyjściowe kwasu: 0,0224 [mol/dm3]
Objętość początkowa wody destylowanej: 50cm3
Średnia wartość stałej dysocjacji: 6,855E-05 [mol/dm3]
Literaturowa wartość stałej dysocjacji badanego kwasu: 6,607E-05 05 [mol/dm3]
4. Statystyczna ocena wyników
|
|
|
|
Pojemność oporowa naczynka |
Stała dysocjacji kwasu |
1. Odchylenie przeciętne |
|
5,8517E-02 |
1,1909E-06 |
||
2. Względne odchylenie przeciętne (%) |
5,3523E+00 |
1,7373E+00 |
|||
3. Odchylenie standardowe |
|
9,7627E-02 |
1,3484E-06 |
||
4. Wariancja |
|
|
9,5311E-03 |
1,8181E-12 |
|
5. Względne odchylenie standardowe |
8,9296E+00 |
1,971E+00 |
|||
5. Dla badanego kwasu C6H5COOH wykonałam wykresy: κ = f(c) i Λ = f(c)
Wnioski
Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że elektrolity słabe w roztworach dysocjują jedynie częściowo. Znaczna zależność przewodności od stężenia wynika z przesunięcia dla małych stężeń molowych następującej równowagi:
C6H5COOH(aq) + H2O(c) = H3O+(aq) + C6H5COO-(aq)
w kierunku produktów.
Przy nieskończonym rozcieńczeniu elektrolit jest całkowicie zdysocjowany, a jego przewodność molowa jest równa granicznej przewodności molowej.
Obliczona na podstawie wyników z pomiarów stała dysocjacji Kśr = 6,855E-05 [mol/dm3] tylko nieznacznie różni się od literaturowej wartości stałej dysocjscji K = 6,607E-05 [mol/dm3].
Z wykresu nr 2 przedstawiającego zależność przewodnictwa molowego od stężenia roztworu wynika, że wraz ze wzrostem stężenia wartość przewodnictwa molowego maleje, a przy nieskończonym rozcieńczeniu przewodnictwo molowe osiąga wartość granicznego przewodnictwa molowego. Z wykresu nr 1 wynika natomiast, że wraz ze wzrostem stężenia wartość przewodnictwa właściwego rośnie.