WIMiC Laboratorium Chemii Fizycznej
Edyta Grzyb Marzena Babczyńska Wojciech Grzegorzek	Cel ćwiczenia: 1.Teoretyczne i praktyczne opanowanie metody pomiaru liczb przenoszenia oraz poznanie zasad działania kulometrów 2.Wyznaczenie ruchliwości oraz przewodnictwa jonowego wędrującego jonu i oszacowanie jego promienia.
Grupa labor. 4, B II rok gr.3			Data ćwiczenia: 22.04.2004 Data oddania: 5.04.2004

1. Przebieg ćwiczenia:

Naczynko elektrolityczne napełniliśmy 0,05M roztworu AgNO₃ i umieściliśmy w nim elektrody srebrowe. Kulometr wypełnilismy 20% r. KNO₃ i 0,5M r-rem HNO₃.

Zmontowalismy obwód elektryczny i podłączyliśmy do źródła .

Elektroliza AgNO₃ trwała 1,45h rejestrowaliśmy wartości natężenia prądu co 15 minut. W tym czasie zmiareczkowaliśmy AgNO₃ roztworem NH₄SCN. Po skończonej elektrolizie zmierzyliśmy objętośc roztworów w anolicie , katolicie i kulometru. Nastepnie oznaczaliśmy stężenie srebra w anolicie i katolicie oraz w roztworze z kulometru.

Narysowaliśmy wykres zależności natężenia prądu od czasu podczas elektrolizy:

t [ min. ]	I [ mA ]
15	8,6
30	9,0
45	9,0
60	9,2
75	9,2
90	9,2
105	9,2

Wyznaczenie liczb przenoszenia:

Analizowany roztwór
		V1 [ ml ]	V2 [ ml ]	V3 [ ml ]	Vśr [ ml ]
Wyjściowy roztwór AgNO3 ( 10 ml )	23,4	23	22,8	23,1
Katolit ( 10 ml )	22,2	22,8	22,1	22,4
Anolit ( 10 ml )	24,6	24,5	24,2	24,4
Roztwór AgNO3 z kulometru ( 10 ml )	26,5

Całkowita objętość anolitu : 96 ml
Całkowita objętość katolitu : 96 ml
Całkowita objętość roztworu z kulometru : 57 ml

Znając całkowitą objętość anolitu oraz objętość roztworu rodanku amonowego potrzebne do zmiareczkowania 10ml roztworu wyjściowego AgNO₃ i 10ml anolitu, obliczyć objętość NH₄SCN potrzebną do zmiareczkowania całości anolitu.

Obliczam objętość NH4SCN potrzebną do zmiareczkowania całości anolitu :
przed elektrolizą		b=23,1*9,6=221,76ml
po elektrolizie		c=24,4*9,6=234,24ml
a - objętość NH4SCN zużyta do zmiareczkowania roztworu z kulometru
	a=26,5ml

Wyznaczam liczby przenoszenia jonów na podstawie wyników miareczkowania anolitu:

t_Ag⁺=0,53

₌0,47

Obliczamy błędy standardowe średnich wartości objętości NH₄SCN zużytego do zmiareczkowania:

1. całego roztworu z kulometru:

b) całości anolitu przed elektrolizą :

c) całości anolitu po elektrolizie :

n= 3 - liczba pomiarów ( ilość miareczkowań )

Δa=0,577

Δb=0,216

Δc=0,148

Obliczam niepewności pomiarowe( na podstawie wyników miareczkowania anolitu ) metodą różniczki zupełnej :

- błąd bezwzględny

- błąd względny

t_Ag+ =t_NO3^- = 0,045

- błąd względny

- błąd względny

Dla katolitu:

Obliczam objętość NH4SCN potrzebną do zmiareczkowania całości katolitu :
przed elektrolizą		b=23,1*9,6=221,76ml
po elektrolizie		c=215,04
a - objętość NH4SCN zużyta do zmiareczkowania roztworu z kulometru
	a=26,5ml

Obliczamy dla katolitu błędy standardowe średnich wartości objętości NH₄SCN zużytego do zmiareczkowania:

Δa=0,577

Δb=0,216

Δc=0,268

Obliczam niepewności pomiarowe( na podstawie wyników miareczkowania katolitu ) metodą różniczki zupełnej :

=0,746= t_Ag+

=0,254

- błąd bezwzględny

- błąd względny

t_Ag+ =t_NO3^- = 0,0318

- błąd względny

- błąd względny

Wnioski:

wartości tablicowe : t_Ag⁺ = 0,472 , t_NO3^- = 0,528

liczby przenoszenia zawarte w tablicach różnią się od wyznaczonych doświadczalnie. Na katodzie wydzielały się igiełki srebra które podczas opróżniania roztworu mogły częściowo zostać opróżnione z roztworem.

Duży wpływ na wynik miało również miareczkowanie które mogło być przeprowadzone niedokładnie.

2. Przebieg ćwiczenia:

Stosowaną metodą do określenia ruchliwości jonów była metoda ruchomej granicy, polegająca na obserwacji przemieszczania się w polu elektrycznym granicy styku dwóch roztworów.

W ćwiczeniu wykorzystujemy aparat Burtona. Roztworem 0,006 M KMnO₄ napełniono lejek aparatu Burtona, następnie otworzono kran, tak aby barwny roztwór KMnO₄ wypełnił rurkę lejka do prześwitu kranu. Od góry wlano bezbarwnego roztworu 0,006 M KNO₃. Następnie założono dwie elektrody grafitowe. Ostrożnie otworzono kran doprowadzający roztwór KMnO₄ z lejka. W momencie gdy elektrody grafitowe zanurzą się w roztworze, zamknięto kran. Na podkładce za U-rurką aparatu Burtona przyklejono papier milimetrowy i zaznaczono początkowe położenie granicy roztworu. Elektrody połączono z zasilaczem ustawionym na żądaną wartość napięcia. Notowano ilość milimetrów,

Wykonaliśmy pomiary:

U=120V	czas[min]	H1[mm]	H2[mm]	(H1+H2)/2
	5	4	3	4
	10	7	6	8
	15	12	7	11
	20	14	10	12
U=150V
	5	4	3	3,5
	10	8	9	8,5
	15	11	14	12,5
	20	19	20	19,5
U=180V
	3	5	7	6
	6	9	14	11,5
	9	12	16	14
	12	14	18	16
U=210V
	3	3	7	5
	6	5	10	7,5
	9	8	13	10,5
	11	14	18	16

F =			96480	[C/mol]
 =			1,005	[cP]
e =			1,602E-19	[C]
z = -1
u = 0,0004 cm^2/V*s

U	E	V [mm/min]	wśrednie
[V]	[V/cm]		[cm/s]
120	2,73	0,6	0,001000
150	3,41	0,975	0,001625
180	4,09	1,333	0,002222
210	4,77	1,454	0,002423

ruchliwość jonów wyczytana z wykresu zależności prędkości jonów od natężenia pola
 MnO4^-	[cm^2/V*s]	0,4283

przewodnictwo jonowe
 MnO4^-	[cm^2/*mol]	41322,38

promień jonu MnO4-
r MnO4^-	[cm]	1,75E-17

Wnioski:

Można zauważyć różnice między obliczonymi wartościami promienia jonowego r i przewodnictwa J a wartościami z tabeli. Różnice te mogą być spowodowane rozmyciem, skokami napięcia oraz niedokładnością odczytu.

---