Numer ćwiczenia: 7	Temat ćwiczenia: Współczynnik podziału	Data wykonania ćwiczenia: 03.12.2013r.
				Data oddania sprawozdania: 17.12.2013r.
Grupa: A2	Góralik Monika	Nazwisko sprawdzającego: dr Beata Korchowiec
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem wykonanego ćwiczenia było wyznaczenie stałych asocjacji i dysocjacji kwasu benzoesowego oraz współczynnika podziału Nernsta.

2. Wykonanie.

• Na wadze analitycznej odważono 4 odważki kwasu benzoesowego o masie: 0,071 g, 0,14 g, 0,211 g i 0,28 g

• Odważki przeniesiono do czterech butelek i rozpuszczono w 25 cm³ toluenu

• Do butelek wlano po 250 cm³ wody destylowanej

• Wszystkie butelki pozostawiono na wytrząsarce na pół godziny

• Zawartość butelek przeniesiono do rozdzielaczy gruszkowych i pozostawiono na 15 minut do rozdzielenia się warstw

• Warstwy wodne rozdzielono od toluenowych i zmiareczkowano 0,01 M roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny

3. Wyniki.

Tabela1.: wyniki miareczkowań odważek kw. benzoesowego

Nr odważki	Masa odważki [g]	Objętość miareczkowanej próbki [cm^3]	Objętość titranta [cm^3]		Średnia objętość titranta [cm^3]
							1. miareczkowanie	2. miareczkowanie
1	0,071	50	9,9	9,8	9,85
2	0,14	50	17,4	17,4	17,4
3	0,211	25	11,5	11,6	11,55
4	0,28	25	14,5	14,6	14,55

4. Opracowanie wyników

-Na podstawie wyników miareczkowań obliczono, jakie masy kwasu benzoesowego znajdowały się
w każdej z faz wodnych.

Podczas miareczkowania dochodziło do reakcji:

C₆H₅COOH + NaOH → C₆H5COONa + H₂O

Z równania reakcji wynika, że 1 mol kwasu benzoesowego przereagował z 1 molem wodorotlenku sodu. Stężenie titranta jest określane wzorem:

C_NaOH=n_NaOH/V_NaOH

Gdzie C to stężenie (0,01 mol/dm³), n - liczba moli wodorotlenku sodu, V - objętość (w dm³). Przez przekształcenie tego wzoru można obliczyć liczbę moli zasady, która przereagowała z kwasem benzoesowym:

n_NaOH=C_NaOH*V_NaOH

Z powyższych wzorów obliczono zawartość kwasu benzoesowego w każdej z badanych próbek:

C_C6H5COOH=n_C6H5COOH/V_pr,obki

gdzie C_C6H5COOH - stężenie kw. benzoesowego w próbce, n_C6H5COOH - liczba moli kwasu, V_pr,obki - objętość miareczkowanej próbki.

Obliczono zawartość kwasu w każdej z faz wodnych:

n_C6H5COOH=C_C6H5COOH*V_fazy

gdzie V_fazy - całkowita objętość fazy wodnej (250 cm³). Masy zawartego w roztworach kwasu obliczono ze wzoru:

m_C6H5COOH=n_C6H5COOH*M_C6H5COOH

gdzie M_C6H5COOH to masa molowa kwasu benzoesowego (122,117 g/mol).

Tabela2.: zawartość kwasu benzoesowego w fazach wodnych

Nr próbki	nC6H5COOH w próbce [mol]	cC6H5COOH [mol/dm^3]	nC6H5COOH - całkowita [mol]	mC6H5COOH [g]
1	0,0000985	0,00197	0,0004925	0,0601
2	0,000174	0,00348	0,00087	0,1062
3	0,000115	0,0046	0,00115	0,1404
4	0,0001455	0,00582	0,001455	0,1771

-Obliczono, ile kwasu benzoesowego zawierały fazy toluenowe - masę zawartego w każdej z faz kwasu obliczono ze wzoru:

m_{C6H5COOH (toluen)}=m_{C6H5COOH (naważka)}-m_{C6H5COOH (woda)}

gdzie m_{C6H5COOH (toluen)} - masa kw. benzoesowego w fazie toluenowej, m_{C6H5COOH (naważka)} - masa naważki, m_{C6H5COOH (woda)} - masa kw. benzoesowego w fazie wodnej. Liczbę moli kwasu benzoesowego w warstwach toluenowych obliczono ze wzoru:

n_C6H5COOH=m_C6H5COOH/M_C6H5COOH

gdzie M_C6H5COOH to masa molowa kwasu. Stężenia kwasu obliczono ze wzoru:

c=n_C6H5COOH/V_roztworu

(V_roztworu=25 cm³).

Tabela3.: zawartość kwasu benzoesowego w warstwach toluenowych

Nr próbki	masa kwasu benzoesowego w próbce [g]	liczba moli kwasu w próbce [mol]	stężenie kwasu [mol/dm^3]
1	0,0109	0,00008926	0,0035704
2	0,0338	0,00027678	0,0110712
3	0,071	0,00058141	0,0232564
4	0,1029	0,00084263	0,0337052

-Wyznaczono stopień dysocjacji kwasu w warstwach wodnych. Stała dysocjacji kwasu benzoesowego wynosi K^d=6,46*10^-5. Ze znajomości prawa rozcieńczeń Ostwalda:

i jego odpowiedniemu przekształceniu można wyznaczyć stopień dysocjacji kwasu:

Pod uwagę wzięto wartości α₁ - wartości α₂ okazały się być ujemne.

Tabela4.: stałe dysocjacji kwasu benzoesowego - fazy wodne

Nr próbki	α
1	0,16543
2	0,12728
3	0,11169
4	0,09995

-Obliczono współczynnik podziału Nernsta oraz stałą asocjacji kwasu benzoesowego w toluenie na podstawie wykresu zależności
od C^w(1-α).

Tabela5.: dane do wykresu

Nr próbki	C^w(1-α) [mol/dm^3]
1	0,0016441	2,1716402
2	0,0030371	3,6453608
3	0,0040862	5,6914131
4	0,0052383	6,4343886

Wykres1.: zależność
od C^w(1-α)

Wyznaczony wykres jest dany funkcją f(x)=1249,70437x+0,10995. Znając zależność

można wyznaczyć poszukiwane wartości.

→

→

K_N=1/0,10995=9,095

K_a=51687,16

5. Wnioski.

Stosowane podczas doświadczenia ciecze - woda i toluen nie mieszają się ze sobą, tylko tworzą dwie odrębne fazy. Wprowadzony do układu kwas benzoesowy ma zdolność do rozpuszczenia się w obu tych cieczach, przez co uległ podziałowi. W wodzie ulegał dysocjacji. Dzięki znajomości stałej dysocjacji kwasu oraz obliczeniu stopni dysocjacji dla każdej z tych faz zauważono, że im wyższe jest stężenie roztworu, tym kwas ulega mniejszej dysocjacji (stopień dysocjacji malał ze wzrostem stężenia). Dzięki wykonanemu ćwiczeniu poznano również stałą asocjacji kwasu w toluenie oraz współczynnik podziału Nernsta. Dokonano tego poprzez narysowanie wykresu zależności
od C^w(1-α) (wykres 1). Zauważono, że kwadrat współczynnika korelacji był nieznacznie różny od 1 - wskazuje to na możliwość popełnienia pewnych błędów podczas ćwiczenia, które negatywnie wpłynęły na uzyskane wyniki - mogły one wynikać m.in. z błędu kropli bądź niepełnego rozwarstwienia się obu faz w rozdzielaczach.

---