Nr ćwicz.	Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu Laboratorium z Chemii Fizycznej		Wydział MiTO __sem.__ Rok akademicki
Data ćwicz.
Nazwisko: Wachowicz Paweł	Temat ćwiczenia
Zasada Sobiesław
Numer grupy ćwiczeniowej	Sprawozdanie oddano dnia	OCENA	Prowadzący

I Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie współczynnika podziału kwasu octowego pomiędzy wodę a organiczny rozpuszczalnik (toluen).

II Część teoretyczna

Jeżeli do roztworu dwóch nie mieszających się cieczy wprowadzić substancję, która rozpuszcza się w obydwu warstwach to już po ustaleniu się stanu równowagi stosunek stężeń tej substancji w obydwu ciekłych fazach jest w danej temperaturze wielkością stałą. Własność tę, odkrytą przez Nernsta, nazywamy prawem podziału i opisujemy wzorem:

Prawo to jest nieźle spełnione gdy nie ulega zmianie wielkość cząsteczek rozdzielanego składnika. W przypadku elektrolitów mocnych, które w roztworze wodnym są całkowicie zdysocjowane, a w rozpuszczalnikach organicznych o niskiej stałej dielektrycznej wykazują przewodnictwo znacznie mniejsze, ,

możemy mieć do czynienia ze zjawiskiem asocjacji. Asocjacji na tzw. pary lub dwójki, czyli łączeniu w pary jonowe, sprzyjają także niewielkie rozmiary jonów i duża ich wartościowość. W przypadku dużej asocjacji substancji prawo podziału Nernsta przyjmuje postać:

gdzie: n- liczba cząsteczek substancji asocjujących w rozpuszczalniku 2.

Wzór ten ma zastosowanie w przypadku substancji, która w rozpuszczalniku 1 ulega bardzo nieznacznej dysocjacji. W przypadku dużego stopnia dysocjacji wzór na współczynnik podziału przyjmuje postać:

gdzie: α - stopień dysocjacji substancji w rozpuszczalniku 1

n - liczba cząsteczek --> [Author:MŁ] substancji asocjujących w rozpuszczalniku 2

Podział trzeciego składnika między dwie fazy ciekłe znajduje ważne zastosowanie praktyczne w procesie ekstrakcji. Bardzo często stosuje się ją do usuwania rozpuszczonych w wodzie substancji organicznych, źle mieszających się z wodą. Jeżeli przez n oznaczymy liczbę moli substancji zawartej w objętości v rozpuszczalnika 1, którą ekstrahuje się kolejno porcjami o objętości z rozpuszczalnika 2, rozpuszczającego substancję x znacznie lepiej od rozpuszczalnika 1, to po pierwszej ekstrakcji w rozpuszczalniku 1 pozostanie n₁ moli substancji x. Stosując prawo podziału można zapisać:

Natomiast po i-tej ekstrakcji będziemy mieć:

moli substancji x w rozpuszczalniku 1.

III Wykonanie ćwiczenia

Etap 1)

Z każdego z roztworów kwasu octowego 0,5 molowego i 0,25 molowego pobieram próbki po 2 cm³ i przelewam do dwóch kolbek stożkowych. Rozcieńczam je następnie wodą destylowaną do ok. 20 cm³. do każdej z próbek dodaję kilka kropel fenoloftaleiny i miareczkuję 0,1 molowym roztworem wodorotlenku sodu dla oznaczenia całkowitej początkowej ilości kwasu (c₀, wyrażonej w cm³ 0,1 M NaOH).

Etap 2)

Do dwóch rozdzielaczy wlewam po 20 cm³roztworu: do I - 0,5 M CH₃COOH, do II - 0,25 M CH₃COOH. Następnie do każdego rozdzielacza dolewam po 20 cm³ toluenu. Po zamkięciu rozdzielaczy korkami wstrząsam nimi przez kilka minut, a następnie pozostawiam je na ok. 20 min do rozdzielenia i wyklarowania się faz.

Etap 3)

Po tym czasie pobieram próbki po 2 cm³ z dolnych (wodnych) faz z rozdzielaczy i postępuję podobnie jak w etapie pierwszym tzn. umieszczam te próbki w dwóch kolbach stożkowych, rozcieńczam wodą destylowaną do ok. 20 cm³ i miareczkuję 0,1 M NaOH wobec fenoloftaleiny oznaczając stężenie kwasu octowego w fazie wodnej (c₁, wyrażone w cm³ 0,1 M NaOH ).

IV Wyniki

Reakcja zobojętniania kwasu octowego wodorotlenkiem sodu przebiega następująco:

CH₃COOH + NaOH CH₃COONa + H₂O

Etap 1)

Do zobojętnienia 20 cm³ rozcieńczonego roztworu 0,5 M kwasu octowego zużyłem 12,5 cm³ NaOH (0,1 M).

Do zobojętnienia 20 cm³ rozcieńczonego roztworu 0,25 M kwasu octowego zużyłem 6,25 cm³ 0,1 M roztworu NaOH

Etap 3)

Po ekstrakcji kwasu octowego toluenem stężenia CH₃COOH wyrażone w cm³ NaOH wynoszą odpowiednio:

Do zobojętnienia 20 cm³ roztworu kwasu octowego z dolnej fazy 0,5 M CH₃COOH zużyłem 11,5 cm³ NaOH.

Do zobojętnienia 20 cm³ roztworu kwasu octowego z dolnej fazy 0,25 M CH₃COOH zużyłem 6 cm³ NaOH.

Obliczam stężenia kwasu octowego w fazie toluenowej z różnicy całkowitej początkowej ilości kwasu oraz ilości tego kwasu zawartej w fazie wodnej:

C₂=C₀-C₁

Dla roztworu 0,5 M kwasu wynosi ono:

C₂=(12,5-11,5)cm³=1cm³ 0,1M NaOH

Dla roztworu 0,25 M kwasu wynosi ono:

C₂=(6,25-6)cm³=0,25cm³ 0,1M NaOH

Aby sprawdzić czy prawo podziału ma zastosowanie w podanym doświadczeniu rysuję tabelę i wpisuję otrzymane wyniki

Nr. Kolbki	Ilość cm^3 0,1M NaOH				log c 1	log c 2
		c 0	c 1				c 2
1	12,5	11,5	1	11,5	1,06	0
2	6,25	6	0,25	24	0,78	-0,6

Jak wynika z tabeli współczynniki podziału różnią się znacznie od siebie, a więc prawo podziału nie ma tu zastosowania. Należy zatem wartość k wyznaczyć graficznie z równania dla cząsteczek asocjujących (niewielką dysocjację kwasu octowego w wodzie pomijamy).

Jak wynika z rysunku zależności logc₁=f(logc₂) wartość k jest równa rzędnej punktu przecięcia prostej z osią rzędnych, a tangens nachylenia prostej do osi odciętych = 1/n.

Szukasz gotowej pracy ?

To pewna droga do poważnych kłopotów.

Plagiat jest przestępstwem !

Nie ryzykuj ! Nie warto !

Powierz swoje sprawy profesjonalistom.