Chemia rok II grupa V	Agata Nowak Katarzyna Opala	18.12.2011r.
Ćwiczenie nr 5	Prawo podziału Nernsta

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika podziału kwasu octowego między dwa nie mieszające się rozpuszczalniki- wodę i rozpuszczalnik organiczny chloroform.

Tabela pomiarów:

Stężenie CH3COOH [mol/dm^3]	Numer pomiaru	Objętość użytej zasady 0,1M NaOH [cm^3]	Warstwa wodna objętość zużytej zasady [cm^3]
1	1	22,0	19,5
	2	21,8	19,4
0,75	1	16,5	14,3
	2	16,3	14,4
0,5	1	10,5	10,0
	2	10,6	9,9
0,25	1	5,3	5,2
	2	5,3	5,4

Obliczenia:

Obliczamy dokładne stężenia kwasu octowego w wyjściowych roztworach i w wyjściowych roztworach i w warstwie wodnej układu: CH₃COOH – H₂O – CHCl_3.

n_z : n_k=1:1

n_{z =} n_k

Obliczenia dla kwasu octowego w wyjściowych roztworach C1:

Vkw= 0,002 dm3

Cz= 0,1 M

• Dla 1M roztworu

Vśr(z)= 0,0219 dm3

C1 kw =1,095M

• Dla 0,75M roztworu:

Vśr=0,0164 dm3

C1 kw =0,820M

• Dla 0,5M roztworu:

Vśr= 0,0106 dm3

C1kw=0,530 M

• Dla 0,25M

Vśr=0,053dm3

C1kw=0,265M

Obliczenia dla kwasu octowego w wodnych roztworach C2:

Vk= 0,002 dm3

Cz= 0,1M

• Dla 1M roztworu

Vśr=0,01945 dm3

C2kw= 0,973M

• Dla 0,75M roztworu

Vśr= 0,01435 dm3

C2kw=0,718 M

• Dla roztworu 0,5M

Vśr= 0,0995 dm3

C2kw= 0,498 M

• Dla roztworu 0,25M

Vśr= 0,053 dm3

C2kw= 0,265 M

Na podstawie równania :

,

gdzie:

- stężenie substancji rozpuszczonej w wodzie (),

- stężenie substancji rozpuszczonej w chloroformie (),

n- liczba wskazująca ile razy masa cząsteczkowa substancji rozpuszczonej w pierwszym rozpuszczalniku jest większa od masy cząsteczkowej tej samej substancji rozpuszczonej w drugim rozpuszczalniku, wyrażana wzorem:

obliczyć stałą K

Obliczenia dla kwasu octowego w fazie chlorowodorowej C3:

1. dla 1M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=C₁*V

n₁=1,095* 0,02 dm³=0,0219 mol

1. V=0,02 dm³

n₂=C₂*V

n₂=0,973* 0,02 dm³=0,0195 mol

n₃=n₁-n₂

n₃=0,0219 mol-0,0195 mol=0,0024 mol

C₃=

C₃=0,0024/0,02= 0,12M

1. dla 0,75M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=0,0164 mol

1. V=0,02 dm³

n₂=0,0144 mol

n₃=0,002 mol

C₃=0,1M

1. dla 0,5M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=0,0106 mol

1. V=0,02 dm³

n₂=0,00996 mol

n₃=0,00064 mol

C₃=0,032M

1. dla 0,25M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=0,0053 mol

1. V=0,02 dm³

n₂=0,0053 mol

n₃=0 mol

C₃=0 M

Obliczenia liczby moli:

,

gdzie:

-substancja rozpuszczona w pierwszym rozpuszczalniku

- substancji rozpuszczona w drugim rozpuszczalniku

Obliczenie K:

K=C2/C3,

gdzie: C₂-Stężenie kwasu octowego w fazie wodnej

C₃- Stężenie kwasu octowego w fazie chloroformowej

1. dla 1M roztworu kwasu octowego

K=8,11

1. dla 0,75M roztworu kwasu octowego

K=7,18

1. dla 0,5M roztworu kwasu octowego

K=15,56

1. dla 0,25M roztworu kwasu octowego

K=0

Analiza błędów:

Rachunek błędów:

K=$\frac{C2}{C3}$

logK = log C2 – log C3

$$\left| \frac{K}{K} \right| \bullet 100\% = 7,27\%$$

1. dla 1M roztworu kwasu octowego

$\left| \frac{K}{K} \right| = \left| \frac{0,01}{0,973} - \ \frac{0,01}{0,12} \right| = 0,0727$

$$\left| \frac{K}{K} \right| \bullet 100\% = 7,27\%$$

1. dla roztworu 0,75M kwasu octowego:

=0,0861

8,61%

1. dla roztworu 0,5M kwasu octowego:

=0,2924

29,24%

1. dla roztworu 0,25M kwasu octowego:

=0,0378

3,78%

Za pomocą programu Excel wykreślamy wykres zależności log C2 do f(log C3).
Do wykresu przeprowadzamy styczną za pomocą której otrzymujemy dane do równania prostej:

gdzie:

a= 0,441

b= 0,349

Równanie ma następującą postać:

y = 0,441x + 0,349

Obliczanie wartości K_graf. na podstawie danych odczytanych z wykresu:

logK = 0,349

K=10^0, 349

Kgraf =2,23

Wnioski:

Dzięki temu doświadczeniu możemy wyznaczyć współczynnik podziału kwasu octowego między dwie nie mieszające się fazy: wodę i chloroform. Błędy przy wyznaczaniu tej wartości mogą wynikać z niedokładnego odczytu objętości z biurety lub zbyt krótkiego czasu pomiędzy rozwarstwianiem się faz.