ĆWICZENIE NR 29
TEMAT: WYZNACZANIE CIEPŁA ROZPUSZCZANIA
KWASU BURSZTYNOWEGO W WODZIE.
WYPOSAŻENIE:
• Naczynie szklane z płaszczem wodnym
• Ultratermostat
• Termometr 0-100°C
• Mieszadło magnetyczne
ODCZYNNIKI:
• Kwas bursztynowy cz.d.a.
• 0,5 m roztwór NaOH
• Fenoloftaleina
• Woda redestylowana
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła rozpuszczania kwasu bursztynowego - substancji trudno rozpuszczalnej metodą pomiaru zależności rozpuszczalności od temperatury.
PRZEBIEG POMIARU:
Do termostatowego naczynia szklanego wlać 50 cm3 wody redestylowanej i dodać 30 g kwasu bursztynowego. Naczynie umieścić na mieszadle magnetycznym, włączyć mieszadło, temperaturę wody w termostacie podnieść do 60°C i po 15 minutach obniżyć temperaturę do 50°C. Odczekać 15 minut na ustalenie się równowagi rozpuszczania i po upływie tego czasu należy pobrać z rurki 2 razy po 2 cm3 nasyconego roztworu do dwóch kolb stożkowych zawierających po ok. 30 cm3 gorącej wody redestylowanej. Kwas bursztynowy należy zmiareczkować 0,5 molowym wodorotlenku sodowego wobec fenoloftaleiny. Analogiczne pomiary wykonać co 5°C od 50 do 20°C. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli.
TEMPERATURA |
OBJĘTOŚĆ NaOH |
ROZPUSZCZALNOŚĆ r [mol/dm3] |
ln r |
|||
[°C] |
[K] |
V1 |
V2 |
Vśr. |
|
|
50 |
323 |
13.40 |
13.80 |
13.60 |
1.700 |
0.531 |
45 |
318 |
11.00 |
11.30 |
11.15 |
1.394 |
0.332 |
40 |
313 |
9.50 |
9.40 |
9.45 |
1.181 |
0.166 |
35 |
308 |
7.85 |
7.95 |
7.90 |
0.988 |
-0.012 |
30 |
303 |
6.50 |
6.40 |
6.45 |
0.806 |
-0.215 |
25 |
298 |
5.45 |
5.35 |
5.40 |
0.675 |
-0.393 |
20 |
293 |
5.35 |
5.15 |
5.25 |
0.657 |
-0.420 |
OPRACOWANIE WYNIKÓW:
Obliczenie rozpuszczalności kwasu bursztynowego w wodzie dla poszczególnych temperatur korzystając z zależności:
1 Vśr
r = _ ⋅ __ n NaOH
2 Vp
gdzie:
Vśr.− średnia objętość roztworu NaOH zużytego do miareczkowania [cm3]
Vp - objętość próbki wziętej do miareczkowania [cm3]
nNaOH − miano roztworu NaOH używanego do miareczkowania [mol/dm3]
Wykreślić zależność ln r = f (1/T)
Korzystając z równania:
ΔH° 1
ln r = − __ . _ + const
R T
wyznaczyć zmianę entalpii w procesie rozpuszczania kwasu bursztynowego, po uprzednim wyznaczeniu współczynnika kierunkowego prostej metodą najmniejszych kwadratów, pamiętając że współczynnik kierunkowy prostej jest równy b = − ΔH°/R.
Współczynnik b oblicza się z zależności:
n ⋅Σxiyi − Σxi ⋅Σyi
b = _______
n ⋅Σxi2 − (Σxi)2
L.p. |
xi |
yi |
xiyi |
xi2 |
1. |
3.096⋅10-3 |
0.531 |
1.644⋅10-3 |
9.585⋅10-6 |
2. |
3.145⋅10-3 |
0.332 |
1.044⋅10-3 |
9.891⋅10-6 |
3. |
3.195⋅10-3 |
0.166 |
0.530⋅10-3 |
10.208⋅10-6 |
4. |
3.247⋅10-3 |
-0.012 |
-0.039⋅10-3 |
10.543⋅10-6 |
5. |
3.300⋅10-3 |
-0.215 |
-0.709⋅10-3 |
10.890⋅10-6 |
6. |
3.356⋅10-3 |
-0.393 |
-1.319⋅10-3 |
11.263⋅10-6 |
7. |
3.413⋅10-3 |
-0.420 |
-1.532⋅10-3 |
11.649⋅10-6 |
Σ |
0.2275 |
-0.011 |
-0.283 |
74.029⋅10-6 |
Stąd b = -3.188⋅10-3
Obliczamy zmianę entalpii w procesie rozpuszczania, zgodnie z prawem Hessa:
ΔH°
b = − ___ ; ΔH° = − Rb
R
ΔH° = 2.651⋅10-2 [ kJ/mol]
Ciepło rozpuszczania trudno rozpuszczalnej substancji jest cząstkowym molowym ciepłem rozpuszczania. Dla substancji trudno rozpuszczalnych ciepła rozpuszczania molowe i cząstkowe molowe różnią się nieznacznie.
Ciepło rozpuszczania w warunkach ustalonego ciśnienia i temperatury równa się entalpii rozpuszczania.