Biotechnologia

TEMAT: Prawo podziału Nernsta.

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest ilościowe zbadanie procesu rozdziału kwasu benzoesowego miedzy dwa niemieszające się ze sobą rozpuszczalniki i podanie równania opisującego ten podział.

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

Rozdzielacz	Ilość cm^3 NaOH w próbkach
Nr	Próbka 1
1	14,76
2	20,64
3	22,07
4	36,80

1. Obliczenie ilości kwasu benzoesowego w roztworach roboczych.

$${n = \frac{2,501g}{122,12g/mol} = 0,02mol\backslash n}{c_{0} = \frac{n}{V} = \frac{0,02mol}{50\text{cm}^{3}} = 0,0004\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}$$

Ilość roztworu podstawowego w roztworze roboczym [cm^3]	Ilość kwasu benzoesowego [mol]	Stężenie roztworu roboczego [$\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}$]
3,8	15, 2 • 10^−4	0, 608 • 10^−4
7,5	30 • 10^−4	1, 2 • 10^−4
15	60 • 10^−4	2, 4 • 10^−4
20	80 • 10^−4	3, 2 • 10^−4

1. Obliczenie ilości moli kwasu benzoesowego w fazie wodnej po ekstrakcji.

$${n_{1} = 0,1 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}} \bullet 13,075\text{cm}^{3} = 1,3075 \bullet 10^{- 4}\text{mol}\backslash n}{c_{1} = \frac{1,3075 \bullet 10^{- 4}mol \bullet 5}{50\text{cm}^{3}} = 0,13075 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}{n_{2} = 0,1 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}} \bullet 19,6\text{cm}^{3} = 1,96 \bullet 10^{- 4}\text{mol}\backslash n}{c_{2} = \frac{1,96 \bullet 10^{- 4}mol \bullet 5}{50\text{cm}^{3}} = 0,196 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}{n_{3} = 0,1 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}} \bullet 22,905\text{cm}^{3} = 2,2905 \bullet 10^{- 4}\text{mol}\backslash n}{c_{3} = \frac{2,2905 \bullet 10^{- 4}mol \bullet 5}{50\text{cm}^{3}} = 0,22905 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}{n_{4} = 0,1 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}} \bullet 38,435\text{cm}^{3} = 3,8435 \bullet 10^{- 4}\text{mol}\backslash n}{c_{4} = \frac{3,8435 \bullet 10^{- 4}mol \bullet 5}{50\text{cm}^{3}} = 0,38435 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}}$$

1. Obliczenie ilości moli kwasu benzoesowego w 25 cm³ fazy organicznej.

$${c_{T1} = 0,608 \bullet 10^{- 4} - 0,13075 \bullet 10^{- 4} = 0,47725 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}{c_{T2} = 1,2 \bullet 10^{- 4} - 0,196 \bullet 10^{- 4} = 1,004 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}{c_{T3} = 2,4 \bullet 10^{- 4} - 0,22905 \bullet 10^{- 4} = 2,17095 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}\backslash n}{c_{T4} = 3,2 \bullet 10^{- 4} - 0,38435 \bullet 10^{- 4} = 2,81565 \bullet 10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{cm}^{3}}}$$

$${K = \frac{c_{T}}{c}\backslash n}{K_{1} = \frac{0,47725 \bullet 10^{- 4}}{0,13075 \bullet 10^{- 4}} = 3,65\backslash n}{K_{2} = \frac{1,004 \bullet 10^{- 4}}{0,196 \bullet 10^{- 4}} = 5,12\backslash n}{K_{3} = \frac{2,17095 \bullet 10^{- 4}}{0,22905 \bullet 10^{- 4}} = 9,48\backslash n}{K_{4} = \frac{2,81565 \bullet 10^{- 4}}{0,38435 \bullet 10^{- 4}} = 7,33}$$

Wartość K nie jest stała, więc w fazie wodnej zachodzi dysocjacja, a w fazie organicznej asocjacja.

1. Obliczenie stopnia dysocjacji kwasu benzoesowego w fazie wodnej (α₂).

$${\alpha = \sqrt{\frac{K_{\text{dys.}}}{c}}\backslash n}{\alpha_{1} = \sqrt{\frac{6,46 \bullet 10^{- 5}}{0,013075} =}0,07\backslash n}{\alpha_{2} = \sqrt{\frac{6,46 \bullet 10^{- 5}}{0,0196}} = 0,057\backslash n}{\alpha_{3} = \sqrt{\frac{6,46 \bullet 10^{- 5}}{0,022905}} = 0,053\backslash n}{\alpha_{4} = \sqrt{\frac{6,46 \bullet 10^{- 5}}{0,038435}} = 0,04}$$

Nr rozdzielacza	Średnia ilość cm^3 NaOH	$$c\left\lbrack \frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$	$$c_{T}\left\lbrack \frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} \right\rbrack$$	log[c(1−α)]	log(cT)
1	13,075	0, 013075	0, 047725	−1, 92	−1, 32
2	19,6	0, 0196	0, 1004	−1, 73	−0, 99
3	22,905	0, 022905	0, 217095	−1, 66	−0, 66
4	38,435	0, 038435	0, 281565	−1, 43	−0, 55

$$n = \frac{1}{\text{tgα}} = 1,83$$

K = 10^−1, 205 = 0, 062