CZĘŚĆ TEORETYCZNA

1. Przewodnictwo właściwe
- to zdolność przewodzenia prądu przez jednostkową objętość

elektrolitu umieszczonego między elektrodami o jednostkowej powierzchni efektywnej.

Silnie zależy od liczby jonów, czyli od stężenia.

,

gdzie:

R - opór,

k=
(k - stała naczynka)

s - powierzchnia efektywna,

l - odległość między elektrodami.

2. Przewodnictwo molowe
- to zdolność przewodzenia prądu przez objętość roztworu

zawierającą 1 mol ładunków dowolnego znaku, znajdującą się między elektrodami o

jednostkowej powierzchni efektywnej.

,

gdzie:

c - stężenie roztworu

- współczynnik wynikający z przeliczania jednostek przewodnictwa i stężenia.

3. Ruchliwość jonów
- to szybkość poruszania się jonu w polu elektrycznym o natężeniu

1 V/m.

4. Liczba przenoszenia
- to stosunek wielkości ładunku przeniesionego przez dany jon do

wielkości ładunku przeniesionego przez wszystkie jony.

,

-2-

5. Wyznaczanie przewodnictwa roztworu elektrolitu:

Najpierw należy wyznaczyć stałą naczynka konduktometrycznego. W tym celu nalewa się do niego roztworu elektrolitu wzorcowego (np. KCl) o znanym przewodnictwie
, mierzy się jego opór i z zależności
= k/R wyznacza się stałą naczynka.

Pomiaru oporu roztworu badanego dokonujemy przy użyciu mostka Wheatstone'a tak regulując zmienny opór, aby dołączony do układu galwanometr wskazywał zero. Opór na gałęziach wyznacza się z prawa Ohma.

6. Roztwory słabych elektrolitów

W roztworach elektrolitów jonogennych, do których należą słabe kwasy i zasady, jony powstają na skutek reakcji dysocjacji:

Stężeniowa stała równowagi tej reakcji, nazywana stałą dysocjacji
, wyrażona jest zależnością:

gdzie
jest stopniem dysocjacji, który można obliczyć jako stosunek przewodnictwa molowego roztworu o stężeniu c, do przewodnictwa granicznego:

Uwzględniając powyższą zależność w wyrażeniu na stałą
otrzymujemy zależność znaną jako prawo rozcieńczeń Ostwalda:

dla elektrolitów jonogennych, przewodnictwo graniczne
można obliczyć z prawa niezależnej wędrówki jonów, sformułowanego przez Kohlrauscha i wyrażonego równaniem:

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

I CEL I METODA ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest wykorzystanie pomiaru przewodnictwa roztworu słabego kwasu CH₃COOH do wyznaczenia stałej dysocjacji tego kwasu. Metoda oparta jest na pomiarach przewodnictwa słabego kwasu dla stężeń: 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,003M, przy pomocy naczynka konduktometrycznego, zanurzonego w termostacie o T=25^oC. Stałą naczynka wyznacza się w oparciu o zmierzoną wartość przewodnictwa roztworu wzorcowego KCl , o stężeniu 0,01M o znanym przewodnictwie właściwym. Przewodnictwo mierzę dla roztworów o objętościach 25 cm³.

II WIELKOŚCI DANE.

T=25,3^oC - temperatura panująca w termostacie,

-3-

=0,1413
dla c=0,01
i T=25^oC,

= 34,96
(T=25^oC),

= 4,09
(T=25^oC)

III TABELA Z WYNIKAMI POMIARÓW.

Stężenie roztworu c mol dm^-3	Przewodnictwo mS				S m^-1	S m^2 mol^-1
		1	2	3			śr
0,05 (CH3COOH)	0,37	0,37	0,38	0,3733	0,034	6,8∙10^-4
0,02 (CH3COOH)	0,21	0,22	0,22	0,2167	0,0199	9,94∙10^-4
0,01 (CH3COOH)	0,16	0,16	0,16	0,16	0,015	1,47∙10^-3
0,005 (CH3COOH)	0,11	0,11	0,11	0,11	0,01	2,02∙10^-3
0,003 (CH3COOH)	0,09	0,09	0,09	0,09	0,0083	2,75∙10^-3
0,01 (KCl)	1,54	1,54	1,54	1,54	0,1413	0,01413
Woda destylowana	0,212	0,211	0,211	0,2113	0,019	-

IV OBLICZENIA.

1. Obliczam stałą naczynka konduktometrycznego z zależności:

k=

2. Obliczam przewodnictwa właściwe i molowe, z zależności:

,

a) dla
= 0,05

-4-

b) dla
= 0,02

c) dla
= 0,01

d) dla
= 0,005

e) dla
= 0,003

f) dla KCl o
= 0,01

g) dla wody destylowanej

-5-

3. Obliczam przewodnictwo graniczne
, z zależności

= 34,96 + 4,09 = 39,05
=0,03905

4. Obliczam stopień dysocjacji i stałą dysocjacji K_d , z zależności:

;

a) dla
=6,8·10^-4

=1,54·10^-5

b) dla
=9,94·10^-4

=0,025

=1,33·10^-5

c) dla
=1,47·10^-3

=0,038

=1,88·10^-5

d) dla
=2,02·10^-3

=0,052

=1,41·10^-5

e) dla
=2,75·10^-3

=0,07

=1,60·10^-5

-6-

V TABELA Z WYNIKAMI OBLICZEŃ:

Stężenie kwasu c mol dm^-3	α	Kc	Kc,śr
0,05	0,017	1,54·10^-5	1,552·10^-5
0,02	0,025	1,33·10^-5
0,01	0,038	1,88·10^-5
0,005	0,052	1,41·10^-5
0,003	0,070	1,60·10^-5

VI WNIOSKI

Obliczona przeze mnie stała dysocjacji kwasu octowego wynosi: Kc = 1,552·10^-5 . Natomiast podawana w tablicach fizykochemicznych wartość stałej dla tego kwasu wynosi: Kc = 1,753·10^-5 . Różnica w wartości tej stałej może być spowodowana błędami pomiarowymi, czyli: zbyt mało dokładnym przygotowywaniem badanych roztworów kwasu octowego, zbyt krótkimi odstępami pomiędzy zanurzeniem naczynka pomiarowego w termostacie, a odczytem wartości przewodnictwa. Błędy mógł spotęgować fakt, że temperatura w termostacie nie wynosiła 25^oC tylko wahała się od 25,3 do 25.5^oC, a wartości przewodnictwa roztworu wzorcowego i przewodnictw granicznych kwasu octowego są podane dla temperatury 25^oC. Możliwe też, że naczynko wzorcowe nie było wystarczająco czyste, tzn. były obecne w nim jony z poprzedniego pomiaru, w efekcie stężenie badanego roztworu w danym pomiarze mogło ulec zmianie.

-7-

---