Wstęp tepretyczny:

Roztwory elektrolitów w wyniku migracji jonów przewodzą prąd elektryczny. Zatem określenie wielkości charakteryzujących przewodnictwo może dostarczyć informacji o liczbie jonów obecnych w roztworze a zatem w efekcie do ilościowego wyznaczenia stałej dysocjacji (dla słabych elektrolitów). Podstawowym pomiarem stosowanym w badaniach ruchu jonów jest pomiar przewodności.

Przewodnictwo właściwe (κ)- zdolność przewodzenia prądu przez jednostkową objętość roztworu umieszczoną pomiędzy elektrodami o jednakowej powierzchni efektywnej. Przewodnictwo właściwe κ , związane ze zmierzonym przewodnictwem roztworu w naczyńku :

gdzie k - stała naczyńka

Przewodnictwo właściwe roztworu zależy od liczby obecnych w nim jonów, dlatego zazwyczaj wprowadza się przewodnictwo molowe m zdefiniowane jako:

λ =
[Ω^-1*m³*mol^-1 ]

gdzie c - stężenie molowe badanego roztworu

Dla elektrolitów słabych przewodnictwo graniczne (czyli przewodnictwo molowe nieskończenie rozcieńczonego roztworu elektrolitu, które zależy od temperatury, rodzaju rozpuszczalnika i ruchliwości jonów) oblicza się jako sumę przewodnictw molowych:

Stała dysocjacji - stała równowagi reakcji dysocjacji  czyli rozpadu związków chemicznych na poszczególne jony, pod wpływem rozpuszczalnika, lub pod wpływem np. działania silnego pola elektrycznego.

Stopień dysocjacji elektrolitu oblicza się z zależności:

α = λ/λ_o

oraz (korzystając z prawa rozcieńczeń Ostwalda) stałą dysocjacji:

Metodyka badania:

1. Przepłukuję naczynko konduktometryczne wodą destylowaną dwukrotnie

2. Przygotowuję roztwory kwasu CH₃COOH o stężeniach 0,05 ; 0,02 ; 0,01 ; 0,005 ; 0,002. Każdy w ilości 25 ml

3. Nalewam roztworu wzorcowego - KCl do naczynka konduktometrycznego i po 15 min termostatowania dokonuję trzech pomiarów przewodnictwa w odstępie 1 min.

4. Naczynko przepłukuję kilkukrotnie wodą destylowaną łącznie z elektrodą i nalewam roztwór kwasu o stężeniu 0,05M. Po 15 min termostatowania dokonuję trzech pomiarów w odstępie 1 min.

5. W ten sam sposób wykonuję pomiary przewodnictwa dla wszystkich przygotowanych roztworów.

Opracowanie wyników:

Obliczam stałą naczynka konduktometrycznego:

k =
gdzie: ĸ_KCl= 0,1413 S*m^-1

k=

Obliczam przewodnictwo właściwe CH₃COOH o różnych stężeniach:

κ= k* Γ_śr

1. C_CH3COOH= 0,05 M

κ= 99,158 m^-1*0,000377 S =0,0374

2. C_CH3COOH= 0,02 M

κ= 99,158 m^-1*0,000244 S =0,0242

3.C_CH3COOH= 0,01 M

κ= 99,158 m^-1* 0,000171 S =0,0170

4.C_CH3COOH= 0,005 M

κ= 99,158 m^-1*0,000121 S =0,0120

5.C_CH3COOH= 0,002 M

κ= 99,158 m^-1*0,000085 S =0,0084

Obliczam przewodnictwo molowe λ dla CH₃COOH o różnych stężeniach.

λ =

1. C_CH3COOH= 0,05 M

λ =
= 7,5*10^-4 [Ω^-1*m³*mol^-1 ]

2. C_CH3COOH= 0,02 M

λ =
= 1,21*10^-3 [Ω^-1*m³*mol^-1]

3. C_CH3COOH= 0,01 M

λ =
= 1,70*10^-3 [Ω^-1*m³*mol^-1]

4. C_CH3COOH= 0,005 M

λ =
= 2,40*10^-3 [Ω^-1*m³*mol^-1]

5. C_CH3COOH= 0,002 M

λ =
= 4,20*10^-3 [Ω^-1*m³*mol^-1]

Obliczam stopień dysocjacji α z zależności
, gdzie λ to obliczona wcześniej przewodność molowa danego stężenia kwasu, a λ₀ to suma granicznych przewodnictw molowych jonów w roztworze kwasu.

Dane tabelaryczne granicznych molowych przewodności odpowiednich jonów w 25 °C:
λ_{o H+}=349,651*10^-4[m² *S/mol]
λ_{o CH3COO-}= 40,9 *10^-4[m² *S/mol]

λ₀= λ_{o H+}+ λ_{o CH3COO-}= 349,65*10^-4+40,9 *10^-4[m² *S/mol]=390,55*10^-4 [m² *S/mol]

=0,0192

=0,0310

=0,0435

=0,0615

=0,1075

Obliczam stałą dysocjacji Kc.

= 1,88*10^-5

= 1,98*10^-5

= 1,98*10^-5

= 2,02*10^-5

= 2,59*10^-5

Stężenie kwasu[ M]	α	Kc
0,05	0,0192	1,88*10^-5
0,02	0,0310	1,98*10^-5
0,01	0,0435	1,98*10^-5
0,005	0,0615	2,02*10^-5
0,002	0,1075	2,59*10^-5

Obliczam średnią wartość stałej dysocjacji K_śr.

K_śr=

Wnioski:

Celem mojego ćwiczenia było wyznaczenie stałej dysocjacji dla słabego kwasu octowego. Wyznaczona przeze mnie stała dysocjacji CH₃COOH wynosi 2,09*10^-5. Literaturowa stała dysocjacji wynosi 1,76*10^-5. Uzyskany przeze mnie wynik nieznacznie różni się od wyniku literaturowego , różnica może być spowodowana zbyt małą ilością wykonanych pomiarów.