1. WSTĘP TERETYCZNY
W odróżnieniu od elektrolitów mocnych słabe elektrolity o tym samym stężeniu przewodzą prąd w znacznie mniejszym stopniu. Do słabych elektrolitów należą słabe kwasy (np. CH3COOH, H2CO3, H2S) i słabe zasady (NH3*ag, aminy).
W słabych elektrolitach cząsteczki niezdysocjowane znajdują się w stanie równowagi z produktami dysocjacji:
Jak w każdej równowadze, również i w tej ustala się stan równowagi dynamicznej pomiędzy dwoma przeciwnie skierowanymi procesami. Ilościowa zależność pomiędzy składnikami równowagi określa stała równowagi zwana stałą dysocjacji.
oraz związany z nią stopień dysocjacji:
gdzie:
CA, CB, CH+, COH- - stężenie odpowiednich jonów,
CHA, BOH - stężenie odpowiednich cząstek niezdysocjowanych,
nzdys. -liczba cząstek zdysocjowanych
n0 - początkowa liczba cząstek.
Stałe dysocjacji wyznaczone na drodze eksperymentalnej zmieniają się w bardzo szerokim zakresie, od wartości rzędu 10-10 do wartości rzędu 108. Aby uniknąć posługiwania się potęgami, często podaje się ujemny logarytm ze stałej dysocjacji, oznaczony symbolem pK:
Metody doświadczalne wyznaczania stałych równowag polegają na oznaczeniu stężeń reagentów mieszaniny, w której reakcja chemiczna osiągnęła stan równowagi. Dogodnymi i szybkimi metodami oznaczeń ilościowych są pomiary fizykochemiczne. Równowagę reakcji dysocjacji elektrolitów można badać potencjometrycznie i konduktometryczne. Celem ćwiczenia jest oznaczenie stałej dysocjacji słabego kwasu metodą potencjometryczną. Metoda pomiaru polega na potencjometrycznym miareczkowaniu kwasu mocną zasadą. W ogniwie utworzonym z elektrod: szklanej i kalomelowej lub uniwersalnej, mierzy się pH roztworu w czasie miareczkowania.
II. Obliczenia
Za pomocą wykresu określiliśmy punkt równoważnikowy, oraz połowiczne zobojętnienie słabego kwasu mocną zasadą.
Dla objętości 21 cm3 zużytego NaOH – pkt. równoważnikowy
Dla objętości 12 cm3 zużytego NaOH – pkt połowicznego zobojętnienia
Dla tego pkt pH = 2,50
korzystając z zależności
oraz
KHA = 0,003162
gdzie C0 oznacza stężenie początkowe kwasu (w naszym przypadku 0,1 )
0,178
Wyniki i wykonane obliczenia zestawiliśmy w tabeli 1.
Punkt równoważnikowy oraz połowiczne zobojętnienie słabego kwasu mocną zasadą odczytaliśmy z wcześniej wykonanego wykresu zależności pH = f(V)
| Lp. | pH | V[cm3] | Lp. | pH | V[cm3] | Lp. | pH | V[cm3] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1. | 1.90 | 1 | 14. | 2.62 | 14 | 27. | 6.73 | 27 |
| 2. | 1.94 | 2 | 15. | 2.71 | 15 | 28. | 6.83 | 28 |
| 3. | 1.99 | 3 | 16. | 2.81 | 16 | 29. | 6.94 | 29 |
| 4. | 2.04 | 4 | 17. | 2.90 | 17 | 30. | 7.03 | 30 |
| 5. | 2.09 | 5 | 18. | 3.04 | 18 | 31. | 7.11 | 31 |
| 6. | 2.13 | 6 | 19. | 3.20 | 19 | 32. | 7.20 | 32 |
| 7. | 2.20 | 7 | 20. | 3.44 | 20 | 33. | 7.29 | 33 |
| 8. | 2.25 | 8 | 21. | 3.97 | 21 | 34. | 7.36 | 34 |
| 9. | 2.32 | 9 | 22. | 5.61 | 22 | 35. | 7.41 | 35 |
| 10. | 2.38 | 10 | 23. | 6.03 | 23 | |||
| 11. | 2.53 | 11 | 24. | 6.28 | 24 | |||
| 12. | 2.50 | 12 | 25. | 6.47 | 25 | |||
| 13. | 2.27 | 13 | 26. | 6.59 | 26 |
4. WNIOSKI
Jak widać na załączonym wykresie określenie punktu równoważnikowego nie jest trudnym zadaniem. Korzystając z odpowiednich formuł można szybko i w łatwy sposób określić stopień dysocjacji. Jednak wykonanie samego pomiaru jest dosyć długie i monotonne – aby wyniki były dokładne należy wykonywać pomiary małymi krokami (niewielka ilość cm3 użytego ługu). Możemy stwierdzić że nasze doświadczenie przebiegało bez większych błędów. Niewielkie odchylenia od wartości rzeczywistych mogły być spowodowane błędem podczas odmierzania odczynnika, bądź też błędem podczas miareczkowania.