Marcin Ziółkowski Data wykonania ćwiczenia: 16.04.2003

2. Przewodnictwo wody i słabych elektrolitów. Wyznaczanie stałej dysocjacji K_a słabych elektrolitów.

Przewodnictwo prądu polega na przenoszeniu ładunków elektrycznych, co w przypadku przewodników pierwszego rodzaju sprowadza się do przenoszenia elektronów, w elektrolicie natomiast do przemieszczania się jonów.

Stosunek różnicy potencjałów na końcach przewodnika do oporu danego przewodnika nazywamy natężeniem prądu:

Opór R przewodnika, zależy od temperatury, jego charakteru chemicznego, oraz wymiarów przewodnika (długości i przekroju). Wprowadzając pojęcie oporu właściwego, opór przewodnika można zapisać jako:

gdzie r to opór właściwy, l długością, a S przekrojem poprzecznym przewodnika.

Odwrotność oporu nosi nazwę konduktywności (przewodnictwem). Jednostką przewodnictwa jest S^.m^-2 (S - simens).

Do pomiaru przewodnictwa elektrolitycznego używa się naczynka z wtopionymi elektrodami. Stałe l i S skupione w jednym czynniku k zwanym stałą naczynka dają prosty wzór na przewodnictwo:

stałą k wyznacza się w sposób pośredni, poprzez pomiar roztworu o znanym przewodnictwie.

Przewodzenie roztworu w elektrolicie zależy od stężenia jonu, jego ruchliwości, charakteru chemicznego, rodzaju rozpuszczalnika, temperatury. Dla elektrolitów mocnych otrzymujemy wzór na przewodnictwo:

a dla elektrolitów słabych:

Przy niskich stężeniach wzrost przewodnictwa wraz ze wzrostem stężenia można opisać zależnością liniową. Zależność ta jest związana z liniowym wzrostem ilości jonów podczas zwiększania stężenia. W przypadku roztworów o dużych stężeniach występuje tendencja mniejszego niż liniowy, wzrostu lub nawet spadku przewodnictwa spowodowanym mniejszym niż liniowy wzrost ilości jonów w roztworze i zmniejszenia ruchliwości jonów w przypadku wysokich stężeń. Pierwszy czynnik związany jest z elektrolitami słabymi, a zmniejszenie ruchliwości jonów z elektrolitami mocnymi.

Zmianę przewodnictwa można zastosować do pomiarów stężenia substancji i wielkości z nią związanych. Oznaczanie to nazywamy miareczkowaniem konduktometrycznym.

Podczas alkacymetrycznego miareczkowania konduktometrycznego można oznaczać stałe dysocjacji słabych kwasów. Skok miareczkowania widoczny jest w postaci „ostrza” pojawiającego się na wykresie zależności przewodnictwa od objętości dodanego titrantu. Wynika ono ze zmiany szybkości wzrostu (spadku) przewodnictwa od stężenia. W miarę dodawania titrantu przewodnictwo spada liniowo, po przekroczeniu punktu równoważnikowego miareczkowania liniowo zaczyna się zwiększać w efekcie wzrostu liczby jonów w roztworze.

Warunkiem uzyskania liniowych zależności pomiędzy przewodnictwem a objętością titrantu, jest by stężenie tego ostatniego było odpowiednio duże, (co najmniej dziesięciokrotnie większe od stężenia roztworu miareczkowanego).

Analizę przeprowadza się umieszczając w zlewce z badanym roztworem odpowiednią elektrodę i mierząc na mostku Wheatstone'a opór roztworu każdorazowo po dodaniu określonej ilości titrantu.

Metody miareczkowania konduktometrycznego mają tę zaletę, że są wszechstronne oraz można je stosować również do roztworów niewodnych.

Literatura:

1. Ceynowa J., Litowska M., Nowakowski R., Ostrowska-Czubenko J.; Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej, UMK Toruń 1999, ss. 25-36

2. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A.; Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN Warszawa 1982

3. Pigoń K.,Ruziewicz Z.; Chemia fizyczna, PWN Warszawa 1982, ss. 295-296

Cel ćwiczenia:

1. poznanie metod pomiaru stałych dysocjacji słabych kwasów

2. wprowadzenie w zastosowanie metod elektrochemicznych do analizy ilościowej substancji (miareczkowanie konduktometryczne)

Substancje wykorzystywane w zadaniu:

• roztwór kwasu octowego

• roztwór kwasu chlorooctowego

• roztwór kwasu benzoesowego

Oświadczam, że zapoznałem się z właściwościami w/w związków i znane mi są sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy.

1

---