Numer ćwiczenia: 2	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie stałej dysocjacji słabego kwasu z pomiarów przewodnictwa. Oznaczanie rozpuszczalności soli metodą pomiaru przewodnictwa.	Data wykonania ćwiczenia: 15.04.2008
				Data oddania sprawozdania: 22.04.2008
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego: mgr Leszek Zaraska
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji CH₂ClCOOH oraz rozpuszczalności siarczanu(VI) wapnia na podstawie pomiarów przewodnictwa.

2. Przebieg ćwiczenia:

1. Zmierzono przewodnictwo 0,01 M roztworu KCl o znanej wartości przewodnictwa właściwego i przewodnictwo wody destylowanej.

2. Przygotowano po 100 cm³ roztworów kwasu organicznego o stężeniach 0,00035 M, 0,0003 M, 0,00025 M i 0,0002 M przez odpipetowanie kolejno 3.5, 3, 2.5 i 2 cm³ kwasu i dopełnienie wodą destylowaną do kreski w kolbie miarowej na 100 cm³.

3. Zmierzono przewodnictwo wszystkich roztworów zaczynając od tego
   o najmniejszym stężeniu.

4. Równocześnie przygotowano roztwór CaSO₄*2H₂O, który po ok. 30 minutowym gotowaniu schłodzono i zmierzono jego przewodnictwo.

3. Wyniki ćwiczenia:

Wyniki pomiarów zebrano w poniższej tabeli:

c (CH2ClCOOH) [mol/dm^3]	L [S]
0,000350	104,9
0,000300	82,2
0,000250	70,8
0,000200	62,1

L_KCl = 1,296 mS

L_H2O = 1,71 S

L_CaSO4 = 1,317 mS

4. Opracowanie wyników:

1. Korzystając z poniższego wzoru:

gdzie k - stała naczyńka;

κ_KCl - przewodnictwo właściwe wzorcowego 0,01M r-ru KCl;

L_KCl - przewodnictwo wzorcowego 0,01M r-ru KCl.

obliczono stałą naczyńka pomiarowego. Wartość przewodnictwa właściwego dla roztworu wzorcowego odczytano z tablicy umieszczonej w skrypcie, dla temperatury pomiaru równej około 22ºC, czyli 295K (wartość ta nie ulegała zmianie podczas wykonywania ćwiczenia).

.

2. Obliczono przewodnictwa sporządzonych roztworów CH2ClCOOH (L_i), odejmując od wartości wskazanej przez konduktometr (L_i') wartość przewodnictwa wody destylowanej (
= 1,71·10^-6S).

Następnie korzystając z wzorów (3) oraz (4) wyznaczono wartości przewodnictw właściwych (κ_i) oraz molowych (Λ_i) sporządzonych roztworów. Wyniki obliczeń zestawiono w poniższej tabeli:

Gdzie c_i - stężenie badanego roztworu [mol/dm³].

c [mol/dm^3]	κi [S/cm]	Λ [Scm^2/mol]	1/Λ [mol/Scm^2]	cΛ [S/cm^2]
0,000350	0,000110	303,0183	0,00330	0,10606
0,000300	0,000083	275,753	0,00363	0,08273
0,000250	0,000071	284,037	0,00352	0,07101
0,000200	0,000062	310,338	0,00322	0,06207

3. Na podstawie powyższych danych sporządzono wykresy zależności cΛ_i od 1/Λ_i:

(* podczas rysowania wykresu odrzucono dane dla roztworu o stężeniu 0,00035 mol/dm³, ze względu na znaczne odstępstwa od przewidywanych wyników).

Klasyczną stałą dysocjacji można obliczono jako iloczyn (OX)(OY) jako że dla c=0 OX=1/₀ OY=-K_c₀

OY = -0,0888

OX = 0,0019

K_c= 0,001695

Obliczone na tej podstawie ₀ = 1/OX = 523,705 [Scm²mol^-1]

4. Obliczono F oraz W wg równań:

Wyniki obliczeń zebrano w tabeli:

c [mol/dm^3]	Λ [Scm^2/mol]	F		W
0,000350	303,0183	1,004894639	0,999471	0,03241809	304,501
0,000300	275,753	1,004322876	0,999533	0,02298806	288,156
0,000250	284,037	1,004005064	0,999568	0,02031351	310,720
0,000200	310,338	1,003744418	0,999596	0,01939071	324,112

5. N podstawie powyższych danych sporządzono wykres zależności F od W. wykres ekstrapolowano do zera i odczytano poprawioną wartość o:

**

Poprawiona wartość _ wynosi 509,25 Scm²/mol.

(**pominięto wyniki dla 0,00035 M r-ru ze względu na znaczne odstępstwo od przewidywanych rezultatów i możliwość zafałszowania wyników)

6. Poprawioną wartość _ użyto do obliczenia nowych wartości F i W, a na ich podstawie znów sporządzono wykres zależności F od W. Już w trzecim kroku wartość o była równa wartości z poprzedniego etapu obliczeń.

Wyniki zebrano w tabeli:

Krok 2 i 3:

c [mol/dm^3]	Λ [Scm^2/mol]	F		W
0,000350	303,0183	1,005010541	0,999464	0,03242509	304,537
0,000300	275,753	1,004425239	0,999527	0,02299244	288,227
0,000250	284,037	1,004099901	0,999562	0,02031710	310,788
0,000200	310,338	1,003833084	0,999590	0,01939391	324,181

Poprawna wartość _ wynosi 509,28 Scm²/mol.

(Ponownie pominięto wartości dla roztworu 0,00035 M z identycznych przyczyn co na poprzednim wykresie).

7. Z nachylenia prostej ostatniego wykresu obliczono wartość stałej dysocjacji:

Współczynnik kierunkowy prostej a = -9642,8 = -1/(Ko). wobec tego:

8. Obliczono przewodnictwo właściwe wody destylowanej i roztworu CaSO₄*2H₂O (wykorzystano dane z poprzedniej części ćwiczeni, tj. wartość stałej naczynka
   i przewodnictwa wody).

9. Obliczono graniczne przewodnictwo równoważnikowe badanej sol, korzystając
   z granicznych przewodnictw jonowych oraz zależności (dla temperatury 24⁰C):

Otrzymano następujące wyniki:

10. Obliczono rozpuszczalność badanej soli wg wzoru:

11. Obliczono iloczyn rozpuszczalności badanej soli:

x x

12. Znaleziono teoretyczną zależność iloczynu rozpuszczalności w zależności od typu elektrolitu:

elektrolity 1 - 2 wartościowe:

elektrolity 1-3 wartościowe:

elektrolity 2-3 wartościowe:

1. Podsumowanie:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji CH₂ClCOOH oraz rozpuszczalności siarczanu(VI) wapnia na podstawie pomiarów przewodnictwa.

Wyznaczona z zależności (1/) stała dysocjacji jest zgodna z wartością tablicową, równą 1,6*10^-3. Duża rozbieżność występuje natomiast przy wyznaczaniu stałej na podstawie empirycznego równania Shedlovsky'ego (różnica trzech rzędów wielkości!). Powodem takiego stanu rzeczy może byś nieprawidłowo wyznaczona wartość granicznego przewodnictwa roztworu i późniejsze zastosowanie jej do kolejnych obliczeń prowadzących do wyznaczenie stałej dysocjacji kwasu organicznego. Przyczyna może tkwić
w nieprawidłowym sporządzeniu roztworów, a także w niewłaściwym pomiarze przewodnictwa dla próbki o stężeniu 0,00035 mol/dm³, dla którego otrzymane wyniki odrzucano ze względu na znaczne odstępstwa od pozostałych danych i możliwość znacznego zafałszowania wyników. Przyczyną może być również różnica temperatury w której wykonywano pomiary i temperatury, w dla których dane były stałe niezbędne do wykonania obliczeń.

Na podstawie pomiarów przewodnictwa wyznaczono także rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności hydratu siarczanu(VI) baru. Wyznaczona wartość zgadza się co do rzędu wielkości z tablicową wartością iloczynu rozpuszczalności CaSO₄. różnica co do wartości liczbowej może wynikać z faktu, iż pomiary prowadzono w temperaturze 24⁰C, zaś wartość stabelaryzowana odnosi się do temperatury o jeden stopień wyższej.

1

---