Marcin Zieliński 01.IV.2003

opiekun: prof. R. Wódzki

Ćwiczenie nr. 7

Wpływ siły jonowej roztworu na stałą dysocjacji

słabego kwasu wyznaczoną z pomiaru SEM ogniw.

1. Wstęp

W ćwiczeniu tym bada się wpływ siły jonowej na stałą dysocjacji. Sama siła jonowa charakteryzuje wpływ pozostałych jonów na właściwości jonu centralnego i jest zdefiniowana wzorem:

(1)

W równaniu (1) c_i - stężenie i-tego jonu, z_i - wartościowość i-tego jonu. Podstawowym równaniem, z którego można badać wpływ siły jonowej na stałą dysocjacji słabego kwasu jest równanie Hendersona i Hasselbacha w postaci:

(2)

C_k w równaniu (2) oznacza stężenie kwasu, c_z - stężenie zasady, c_H⁺ - stężenie jonów wodorowych, A - stała z równania granicznego Debye'a Huckla wynosząca w 20^oC 0.5047, I - siła jonowa dana wzorem (1), pH - odczyn kwasowo-zasadowy roztworu. Aby obliczyć stężenie jonów wodorowych, wykorzystuje się pomiar SEM do wyznaczenia pH. W tym celu korzysta się z elektrody chinhydrynowej. Elektroda ta zbudowana jest z blaszki platynowej zanurzonej w nasyconej, równo molowej mieszaninie chinonu i hydrohinonu. Elektroda chinhydrynowa jest elektrodą redox, w której biorą udział jony wodorowe zgodnie z reakcją:

W reakcji tej Q oznacza chinon, QH₂ - hydrohinon. Potencjał takiej elektrody, zgodnie z równaniem Nernsta wynosi:

(3)

Stała R w równaniu (3) oznacza uniwersalną stałą gazową, T - temperaturę, F - stałą Faraday'a, a_H⁺ - aktywność jonów wodorowych, zaś E^o` wyraża się jako:

(4)

Z równania (4) wynika, że potencjał elektrody chinhydrynowej zależy jedynie od aktywności jonów wodorowych, z tego względu, że stały stosunek aktywności jonów chinonu i hydrohinonu włączono do standardowego potencjału E^o`. Drugą elektrodą stosowaną w tym ćwiczeniu, służącą jako odnośnik, jest elektroda kalomelowa, zbudowana z rtęci metalicznej, pokrytej warstwą trudno rozpuszczalnej soli Hg₂Cl₂ i zanurzonej w roztworze soli z jonami Cl^-.

2. Literatura:

L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner, A. Koll „Eksperymentalna chemia fizyczna” PWN

W-wa - 1982; str. 300-339

3. Substancje chemiczne:

- chinhydron

- roztwór kwasu octowego

- roztwór kwasu chlorooctowego

- roztwór kwasu mrówkowego

- roztwór wodorotlenku sodowego

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 wypadkach.

------------------------

4. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej dysocjacji słabego kwasu różnymi metodami obliczeniowymi i porównanie tych wartości z dana literaturową.

5. Wykonanie ćwiczenia

Wpierw zanurzyłem elektrodę platynową na około 10 minut w roztworze kwasu azotowego. W międzyczasie sporządziłem 10 roztworów badanego kwasu i 0.5 molowej zasady sodowej w stosunkach objętościowych podanych w tabeli i uzupełniając do kreski wodą destylowaną. Po upływie 10 minut dokładnie opłukałem elektrodę platynową, wodą destylowaną. Każdy z dziesięciu, sporządzonych roztworów przelałem do odpowiednio ponumerowanych zlewek. Przed każdym z pomiarów SEM do zlewki wsypywałem małą ilość stałego chinhydronu, zanurzałem w niej elektrodę platynową i podłączałem do zacisku HI potencjometru. Jako elektrodę-odnośnik używałem elektrodę kalomelową i podłączałem ją do zacisku LO potencjometru. Dla każdego sporządzonego tak ogniwa wykonywałem po 5 pomiarów SEM w odstępach 2 minutowych.

- 2 -

---