Zespół I 10.03.2009

Anna Jasiczek

Beata Szymańska

Gr.4

Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z takimi pojęciami teoretycznymi jak: przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo właściwe, molowe, równoważnikowe, jonowe, ruchliwość jonów. Wpływ danego typu jonów i ich ilości na przewodnictwo roztworu. Opanowanie techniki pomiaru oporu elektrycznego (lub przewodnictwa) roztworu elektrolitu lub elektrolitów oraz prześledzenie zmian przewodnictwa roztworu elektrolitu podczas miareczkowania konduktometrycznego.

Wstęp teoretyczny

Przewodnictwo roztworów elektrolitów to przewodzenie prądu elektrycznego przez elektrolity uwarunkowane ruchliwością jonów, które są nośnikami prądu.

Prędkość poruszania się jonu w polu elektrycznym zależy od natężenia pola elektrycznego, stąd w celu porówniania ruchu różnych jonów w polu elektrycznym znormalizowano warunki. Ruchliwości jonów to jest to prędkość jonów w polu elektrycznym o natężeniu 1 V*m^-1. W roztworze o rozcieńczeniu nieskończenie wielkim osiąga ona wartość maksymalną dla danej temperatury i rozpuszczalnika i nazywana jest wtedy ruchliwością graniczną.

Miareczkowanie konduktometryczne jest metodą analityczną opartą na badaniu zmian przewodności elektrolitu w miarę dodawania odczynnika miareczkującego do wyznaczania punktu równoważnikowego. Zmiany przewodności elektrolitu związane są ze zmianami stężenia jonów w roztworze lub zastępowaniem ich jonami o innej ruchliwości.

Metodę konduktometryczną można stosować, gdy stężenie jonu usuwanego w wyniku reakcji zachodzącej podczas miareczkowania jest wystarczająco duże w stosunku do stężeń innych składników miareczkowanego roztworu. Miareczkując mieszaninę mocnych kwasów, zawierającą m.in. jony chlorkowe o małym stężeniu, to zmiana przewodnictwa spowodowana wytrąceniem się jonów chlorkowych, albo nie zostanie wykryta, albo wynik miareczkowania będzie obarczony dużym błędem.

Miareczkowanie to stosujemy głównie do analizy roztworów zawierających jeden elektrolit, a jeżeli kilka – to muszą się one znacząco różnić od siebie, np. wartościami stałych dysocjacji lub wartościami iloczynu rozpuszczalności.

Wykonanie ćwiczenia

1. Miareczkowanie konduktometryczne mocnego kwasu mocną zasadą

Do kolby miarowej o pojemności 100cm³ wlewamy roztwór HCl, który dopełniamy wodą destylowaną do kreski i dobrze mieszamy. Następnie pobieramy pipetą 20 cm³ tego roztworu do zlewki. Ustawiamy zlewkę z roztworem na płytce mieszadła magnetycznego i umieszczamy w niej naczynko konduktometryczne podłączone do konduktometru. Dodajemy taką ilość wody destylowanej, aby nasze naczynko zostało całkowicie zanurzone w roztworze oraz aby poruszające się mieszadełko nie uderzało w szkło naczynka. Po włączeniu mieszadła magnetycznego i wymieszaniu roztworu włączamy konduktometr. Odczytujemy początkową wartość przewodnictwa roztworu kwasu i przystępujemy do miareczkowania roztworem zasady o innym stężeniu, dodając po 1 cm³ roztworu z biurety. Po krótkim odczekaniu każdorazowo odczytujemy przewodnictwo roztworu. Miareczkowanie prowadzimy do momentu uzyskania 15 pomiarów. Miareczkowanie powtarzamy dla nowej porcji oznaczonego kwasu.

1. Miareczkowanie konduktometryczne słabego kwasu mocną zasadą

Ćwiczenie to wykonujemy analogicznie do poprzedniego, z tym że robimy je dla słabego kwasu – CH₃COOH.

Opracowanie wyników

Miareczkowanie mocnego kwasu HCl mocną zasadą NaOH.

Objętość dodanego NaOH V[cm^3]	Przewodnictwo badanego roztworu [mS]
0	0,529
1,0	0,488
2,0	0,437
3,0	0,387
4,0	0,339
5,0	0,289
6,0	0,238
6,5	0,215
7,0	0,1852
7,5	0,1639
8,0	0,1423
8,5	0,1501
9,0	0,1618
9,5	0,1748
10,0	0,1896
11,0	0,219
12,0	0,249
13,0	0,79
14,0	0,307
15,0	0,338

Miareczkowanie słabego kwasu CH₃COOH mocną zasadą

Objętość dodanego NaOH V[cm^3]	Przewodnictwo badanego roztworu [mS]
0	23,7
1,0	20,7
2,0	25,4
3,0	36,0
4,0	46,1
5,0	54,9
5,5	59,8
6,0	72,4
6,5	83,1
7,0	96,2
7,5	0,1074
8,0	0,1213
9,0	0,1473
9,5	0,1602
10,0	0,1721
11,0	0,1977
12,0	0,219
13,0	0,242
14,0	0,269
15,0	0,289

NaOH + HCl NaCl + H₂O

C_z • V_z = C_kw • V_kw

$$C_{\text{kw}} = \frac{C_{z} \bullet V_{z}}{V_{\text{kw}}}$$

$$C_{\text{kw}} = \frac{0,1003\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} \bullet 7,9\text{cm}^{3}}{20\text{cm}^{3}} = 0,03962\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$$

$$C = \frac{n}{V},\ \ \ n = \frac{m}{M}$$

$$C = \frac{m}{M \bullet V},\ \ \ m = C \bullet M \bullet V$$

$$m = 0,03962\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} \bullet 36,5\frac{g}{\text{mol}} \bullet 0,100\text{dm}^{3} = 0,1446g$$

NaOH + CH₃COOH CH₃COONa + H₂O

C_z • V_z = C_kw • V_kw

$$C_{\text{kw}} = \frac{0,1003\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} \bullet 5,5\text{cm}^{3}}{20\text{cm}^{3}} = 0,02758\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$$

$$m = 0,02758\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}} \bullet 60\frac{g}{\text{mol}} \bullet 0,100\text{dm}^{3} = 0,1655g$$

Wnioski:

• Masa HCl w badanym roztworze wynosiła 0,1446g

• Masa CH₃COOH w badanym roztworze wynosiła 0,1655g