ROK II GRUPA 4 ZESPÓŁ 11	Kulewski Dariusz Rogowski Rafał	ĆWICZENIE NR 8	OCENA:
DATA: 21.10.1999	TEMAT: PRAWO PODZIAŁU NERNSTA.

Cel ćwiczeń:

- wyznaczenie współczynnika podziału kwasu octowego w układzie dwu nie mieszających się cieczy.

Odczynniki:

CH₃COOH 1 M., NaOH 0,1 M., benzen, fenoloftaleina.

Przebieg:

Sporządzamy po 100 cm³ roztworów kwasu octowego - CH₃COOH - o stężeniach: 1 M., 0,5 M. i 0,25 M. Dwukrotnie miareczkujemy te roztwory przy pomocy NaOH o stężeniu 0,1 mol/dm³. W rozdzielaczach sporządzamy mieszaniny składające się z 25 cm³ CH₃COOH i 25 cm³ benzenu. Przez około 5 minut dokładnie mieszamy każdą z tych mieszanin. Po rozdzieleniu się cieczy spuszczamy z rozdzielaczy dolne warstwy wodne a następnie dwukrotnie je miareczkujemy 0,1 M. roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny.

Wyniki:

Miareczkowanie roztworów wyjściowych.

Kolejne	Ilość 0,1 M. NaOH użytego na 10 cm^3 kwasu o stężeniach
miareczkowania	1. 1 mol/dm^3	2. 0,5 mola/dm^3	3. 0,25 mola/dm^3
1	98,5 cm^3	51 cm^3	21,5 cm^3
2	99 cm^3	50 cm^3	22 cm^3

Miareczkowanie roztworów po rozdzieleniu

Kolejne	Ilość 0,1 M. NaOH użytego na 5 cm^3 roztworu
miareczkowania	1.	2.	3.
1	46,5 cm^3	24 cm^3	11,5 cm^3
2	46,5 cm^3	23,5 cm^3	10,5 cm^3

Opracowanie:

Wyznaczamy dokładne stężenia roztworów wyjściowych CH₃COOH. W tym celu do obliczeń bierzemy średnią ilość NaOH o stężeniu 0,1 mol/dm³ użytego do miareczkowania.

Roztwór numer 1.

V_{NaOH śr} = (98,5+99)/2=98,75 cm³ na 10 cm³ kwasu

98,75 cm³ * 0,1 mol/dm³ = 10 cm³ * x mol/dm³

x = ( 98,75 * 0,1 ) / 10 = 0,9875 mol/dm³ C_{CH3COOH 1} = 0,9875 mol/dm³

Roztwór numer 2.

V_{NaOH śr} = (51+50)/2=50,5 cm³ na 10 cm³ kwasu

50,5 cm³ * 0,1 mol/dm³ = 10 cm³ * x mol/dm³

x = ( 50,5 * 0,1 ) / 10 = 0,505 mol/dm³ C_{CH3COOH 2} = 0,5 mol/dm³

Roztwór numer 3.

V_{NaOH śr} = ( 21,5 + 22 ) / 2 = 21,75 cm³ na 10 cm³ kwasu

21,75 cm³ * 0,1 mol/dm³ = 10 cm³ * x mol/dm³

x = ( 21,75 * 0,1 ) / 10 = 0,2175 mol/dm³ C_{CH3COOH 3} = 0,22 mol/dm³

Wyznaczamy stężenia wodnych części mieszanin po rozdzieleniu mieszaniny w rozdzielaczu, miareczkując 5 cm³ każdego z roztworów przy pomocy 0,1 M. NaOH w obecności fenoloftaleiny.

Roztwór numer 1.

V_{NaOH śr} = ( 46,5+46,5 ) / 2 = 46,5 cm³ na 5 cm³ kwasu

46,5 cm³ * 0,1 mol/dm³ = 5 cm³ * x mol/dm³

x = ( 46,5 * 0,1 ) / 5 = 0,93 mol/dm³ C_R1 = 0,93 mol/dm³

Roztwór numer 2.

V_{NaOH śr} = ( 24+23,5 ) / 2 = 23,75 cm³ na 5 cm³ kwasu

223,75 cm³ * 0,1 mol/dm³ = 5 cm³ * x mol/dm³

x = ( 23,75 * 0,1 ) / 5 = 0,475 mol/dm³ C_R2 = 0,48 mol/dm³

Roztwór numer 3.

V_{NaOH śr} = 10,5 cm³ na 5 cm³ kwasu

10,5 cm³ * 0,1 mol/dm³ = 5 cm³ * x mol/dm³

x = (10,5 * 0,1 ) / 5 = 0,21 mol/dm³ C_R3 = 0,21 mol/dm³

Różnica w stężeniach przed i po mieszaniu jest związana z tym że część kwasu została w benzenie. Obliczamy teraz stężenia kwasu w benzenie w poszczególnych rozdzielaczach.

Rozdzielacz numer 1.

W 25 cm³ roztworu wyjściowego o stężeniu 1 mol/dm³ było 0,025 mola kwasu octowego - CH₃COOH. Po rozdzieleniu mieszaniny stężenie części wodnej wynosiło 0,93 mol/dm³ więc w 25 cm³ tej części roztworu było 0,02325 mola kwasu. Czyli 0,025-0,02325=0,00175 mola kwasu pozostało w benzenie. Stężenie kwasu octowego w benzenie wynosiło więc

C_B1 = 0,00175/0,025=0,07 mol/dm³

Rozdzielacz numer 2.

C_B2 = C_{CH3COOH 2} - C_R2 = 0,02 mol/dm³

Rozdzielacz numer 3.

C_B3 = C_{CH3COOH 3} - C_R3 = 0,01 mol/dm³

Obliczamy współczynnik podziału L dla poszczególnych roztworów według wzoru:

gdzie:

C_Rn - stężenie molowe kwasu octowego w wodzie,

C_Bn - stężenie molowe kwasu octowego w benzenie,

I tak po podstawieniu otrzymujemy następujące wartości:

L₁ = 13,29

L₂ = 24

L₃ = 28

Wartości logarytmów dziesiętnych dla:
Stężenia molowego kw. octowego w wodzie	Stężenia molowego kw. octowego w benzenie
LgCR1=(-0,031)	LgCB1=(-1,155)
LgCR2=(-0,318)	LgCB2=(-1,699)
LgCR3=(-0,678)	LgCB3=(-2,125)

Przeprowadzam obliczenia komputerowe prostej:

lgC_R = lgL' + ¹/_nlgC_B

Prosta ta po obliczeniu komputerowym ma postać:

y = 0,660699x + 0,754207

Z otrzymanego równania wyliczam L' i n:

lgL' = 0,754207

czyli:

L' = 10^0,754207 = 5,678

¹/_n=0,660699

czyli:

n = 1,5135

Wnioski:

Rozbieżność wyników objętości NaOH, którym miareczkowaliśmy roztwory kwasu CH₃COOH (w roztworze wodnym i roztworze spuszczonym z rozdzielacza) jest spowodowana:

- niedokładnością odmierzonych objętości roztworów kwasowych

• niedokładnym odczytaniem wyników objętości NaOH

• niedokładnie umytymi naczyniami, w których miareczkowaliśmy roztwory.

Po dokonaniu obliczeń możemy stwierdzić, że współczynnik podziału (L=C_R/C_B)zmienia się wraz ze zmianą stężenia. Im większe jest stężenie kwasu tym współczynnik podziału jest mniejszy (dla 1M roztworu L₁=13,29, dla 0,5M L₂=24, dla 0,25M roztworu L₃=28). Jest to spowodowane tym, że w 1M roztworze jest najwięcej moli kwasu (w 25cm³ 0,025mola CH₃COOH) i cząsteczki kwasu mogą najszybciej połączyć się z benzenem. Natomiast w 25cm³ 0,25M roztworu ilość moli kwasu jest niewielka (0,00625mol) i cząsteczki kwasu, których jest niewiele bardzo wolno łączą się z kwasem. Na podstawie przeprowadzonego doświadczenia możemy stwierdzić, że jeżeli do układu dwóch nie mieszających się ze sobą cieczy wprowadzimy niewielką ilość substancji A, rozpuszczalnej w obu cieczach, to po określonym czasie, w warunkach stałej temperatury i stałego ciśnienia, ustali się stan równowagi, przy którym stosunek stężeń substancji rozpuszczonej w obu cieczach będzie wielkością stałą.

4

4

---