Rat. „B” PaweÅ‚ Nowakowski 24.10.2001 Szczecin
Marcin Ziemba
SPRAWOZDANIE
Dysocjacja elektrolityczna
I. CEL DOŚWIADCZEŃ
Celem doświadczeń jest zbadanie wpływu czynników zewnętrznych na szybkość reakcji chemicznych.
II. DEFINICJE
Stopień dysocjacji - elektrolitycznej α wyraża stosunek stężenia cząsteczek zdysocjowanych do początkowego stężenia elektrolitu w roztworze. Stopień dysocjacji jest odwrotnie proporcjonalny do stężenia i w rozcieńczeniu nieskończenie wielkim zbliża się do 100%. Jest on również zależny od temperatury i rośnie wraz z jej wzrostem.
Stała równowagi - wyrażona za pomocą stosunku stężeń, zależy tylko od temperatury, z tego też względu dla określonej dysocjacji. Im wyższa wartość KC, tym silniejszy jest elektrolit.
Prawo rozcieńczeń - [prawo Ostwalda] stopień dysocjacji jest odwrotnie proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z początkowego stężenia elektrolitu.
Własności kwasowe - elektrolitu związane są z obecnością nadmiarem jonów wodorowych, zasadowe - z nadmiarem jonów hydroksylowych w roztworze. W zależności od liczby jonów dysocjujących z cząsteczki, kwasy dzielimy na: jedno-, dwu- i wieloprotonowe, a zasady na: jedno-, dwu-, i wielohydroksylowe. Każdemu stopniowi dysocjacji elektrolitycznej odpowiada określona wartość stałej dysocjacji. Szczególne miejsce zajmują elektrolity amfoteryczne, takie jak: H2O, Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2, As(OH)3, Sb(OH)3, Ga(OH)3, In(OH)3 i wiele innych. Wymienione elektrolity mogą dysocjować jako kwasy i jako zasady, dlatego w ich roztworach wodnych ustala się złożona równowaga, którą można przedstawić w uproszczonej formie.
III. DOÅšWIADCZENIA
Doświadczenie 1
Do próbówek wprowadzamy roztwór chlorku miedzi (II). Do jednej dodajemy aceton do zmiany barwy, do drugiej wody destylowanej. Następnie do próbówki z acetonem dodajemy wody destylowanej.
Doświadczenie 2
Do próbówki z roztworem chlorku kobaltu (II) dodajemy kroplami stężony kwas solny rozcieńczając roztwór wodą destylowaną. Obserwujemy zmianę barwy.
Doświadczenie 3
W zlewce mieszamy roztwór siarczanu (VI) żelaza (III) z tiocyjanem potasowym. Dodajemy wodę destylowaną mieszając i stawiamy na białym papierze. Rozcieńczamy roztwór wodą destylowaną do zaniku czerwonego zabarwienia. Powstały roztwór dzielimy na dwie części. Do jednej dodajemy roztwór siarczanu (VI) żelaza (III), a do drugiej roztwór tiocyjanu potasowego. Przez cały czas obserwujemy zmianę barwy.
Doświadczenie 4
Do trzech próbówek wprowadzamy:
azotan ołowiowy Pb(NO3)2
octan ołowiowy (CH3COO)2Pb
chlorek ołowiawy PbCl2
Następnie dodajemy do nich kwas siarkowy (VI).
Doświadczenie 5
Do dwóch próbówek zawierających CH3COOH dodajemy oranż metylowy otrzymując roztwór o barwie pomarańczowej. Do pierwszej próbówki dodajemy CH3COONa przez co roztwór zmienił barwę na lekko żółtą. Obecność wspólnego jonu CH3COO- cofa dysocjację w stronę CH3COOH.
Dysocjacja kwasu octowego:
Stała dysocjacji kwasu octowego:
W części drugiej doświadczenia do drugiej próbówki wprowadzamy NH4OH, który zabarwiamy fenoloftaleiną (kolor malinowy).
IV. OBSERWACJE i WNIOSKI
Doświadczenie 1
Dysocjacja CuCl2 w obecności H2O
Przebieg reakcji zależy od stałej dielektrycznej rozposzczalnika ε. Gdy ε < 10 dysocjacja nie zachodzi, a gdy 10 < ε < 40 dysocjacja zachodzi częściowo, gdy ε > 40 dysocjacja zachodzi całkowicie. następuje tu zmiana barwy z żółtej na niebieską. natomiast dysocjacja CuCl2 w obecności acetonu azchodzi częściowo. Na dnie znajdują się niebieskie jony Cu2+, a u góry żółte niezdysocjowane CuCl2. Oznacza to że w obecności acetonu dysocjacja zachodzi częściowo.
Doświadczenie 2
Dysocjacja CoCl2 w obecności H2O:
Stała równowagi:
Dodatek wspólnego jonu chloru Cl- cofnął dysocjację. Roztwór zmienił barwę z różowej na niebieską. Nadmiar jonu chlorkowego przsuwa równowagę w stronę zdysocjowanego CoCl2.
Doświadczenie 3
Dysocjacja roztworu Fe(SCN)3:
Obecność wspólnego jonu Fe3+ cofnęła dysocjację na stronę Fe(SCN)3. W danym przypadku dodano SCN. Miało to taki sam wpływ jak w pierwszym przypadku - dysocjacja została cofnięta.
Doświadczenie 4
Do trzech probówek wprowadziliśmy następujące związki Pb(NO3)2, (CH3COO)2Pb oraz PbCl2.Następnie kolejno do każdej z nich nalaliśmy kwasu siarkowego ( po dwie krople ). W pierwszej probówce roztwór zmienił konsystencje i wydzielił się z niego osad . W drugiej także wydzielił się osad, to samo ale z mniejszą intensywnością zaszło w trzeciej probówce
Pb(NO3)2 + H2 SO4 → 2HNO3 + PbSO4
Pb2+ + 2NO3- + SO42- → 2H+ + 2NO3- + PbSO4
(CH3 COO)2 Pb + H2 SO4 → 2CH3 COOH + PbSO4
2CH3 COO- + Pb2+ + 2H+ + SO42- → 2CH3 COO- + H+ + PbSO4
Pb Cl2 + H2 SO4 → 2HCl + PbSO4
Pb2+ + 2Cl- + 2H+ + SO42- → 2H+ + 2Cl- + PbSO4
W drugiej części doś. do kolejnych trzech probówek wlaliśmy kolejno Na2So4 , K2SO4, (NH4)2SO4. Do każdej z nich dodaliśmy po dwie krople Pb(NO3)2 co spowodowało wytrącenie się osadu w każdej probówce.
Na2 SO4 + (CH3 COO)2 Pb → 2CH3 COONa + PbSO4
2Na+ + SO42- + 2 CH3 COO- + Pb2+ → 2CH3 COO- + 2 Na- + PbSO4
K2 SO4 + (CH3 COO)2 Pb → 2CH3 COOK + PbSO4
2K+ + SO42- + 2CH3 COO- + Pb2+ → 2CH3 COO- + 2K+ + PbSO4
(NH4)2 SO4 + (CH3 COO)2Pb → 2CH3 COONH4 + PbSO4
2NH4+ + SO42- + 2CH3 COO- + Pb2+ → 2CH3 COO- + 2NH4+ + PbSO4
Doświadczenie 5
Obecność wspólnego jonu CH3COO- cofa dysocjację w stronę CH3COOH.
Dysocjacja kwasu octowego:
Stała dysocjacji kwasu octowego:
Dodanie do jednej z dwóch próówek NH4Cl2 spowodowało całkowite odbarwienie roztworu. Także tu obecność wspólnego jonu cofa dysocjację.
Dysocjacja wodorotlenku amonu: