1. Wstęp:

Równowaga chemiczna reakcji zachodzącej w roztworze jest wrażliwa na zmianę rozpuszczalnika. Wpływ rozpuszczalnika na równowagę chemiczną pokazano na rysunku.

Jak widać wpływ rozpuszczalnika na stałą równowagi reakcji K_solv, wynika z różnic solwatacji substratów i produktów reakcji. Dla dowolnego rozpuszczalnika stała równowagi reakcji zależy od różnicy swobodnych entalpii Gibbsa produktu GB i substratu GA:

(G^o)_solv=(G_A)_solv - (G_A)_solv = -RTln(K)_solv

stąd stosunek stałych równowagi reakcji w dwóch rozpuszczalnikach dany jest zależnością :

RTln(K₂/K₁)= -G^o₂ + -G^o₁= G^o_trans(B,1→2) - G^o_trans(A,1→2)

W której G^o_trans(B,1→2) oraz G^o_trans(A,1→2) są swobodnym entalpiami Gibbsa przeniesienia produktów i substratów z rozpuszczalnika 1 do 2. Wartości G^o_trans określają różnicę solwatcji reagenta w obu rozpuszczalnikach.

2. Wykonane ćwiczenia:

1. Przygotowałem dwa roztwory rozpuszczalników o stosunku objętościowym 1:4 i 1:8.

2. W kolbkach miarowych o pojemności 25 cm³ przygotowałem dwie serie roztworów kwasu octowego w obu rozpuszczalnikach. Stężenia podane są w tabeli 1.

3. Po termostatowaniu przez 15 min, wykonałem pomiary przewodnictwa G_c dla każdego z roztworów. Wyniki umieściłem w tabeli 1.

3. Obliczenia:

- Obliczanie przewodnictwa molowego dla każdego ze stężeń, np.:

[S]

- Obliczenie przewodnictwa granicznego kwasu octowego w rozpuszczalnikach:

 = 0,88307+5,8377^.X_m - 15,9185^.X_m² + 14,318^.X_m³ + 4,573^.X_m⁴

Dla rozpuszczalnika o stosunku objętościowym MeOH:H₂O 1:4 ułamek molowy wynosi:

20 cm³ MeOH + 80 cm³ H₂O

ρ _MeOH = 0,793 g/cm³; M_MeOH= 34 g/mol

n_MeOH = 20.0,793 / 34 = 0,4956 mol

n_H2O = 80.1/18 = 4,4444 mol

X_MeOH = 0,4956 / (4,4444+0,4956) = 0,1

Dla rozpuszczalnika o stosunku objętościowym MeOH:H₂O 1:8 ułamek molowy wynosi:

X_MeOH = 0,0528

Lepkości dla odpowiednich roztworów wynoszą:

_1:4 =1,3225 cP

_1:8 =1,1490 cP

Korzystając z zależności Waldena, otrzymałem graniczne przewodnictwa dla obydwu roztworów:

^_1:4 = (^)wody . wody / _1:4 = 263,81 [S]

^_1:8 = (^)wody . wody / _1:8 = 303,64 [S]

- Obliczam stopień dysocjacji kwasu octowego dla każdego ze stężeń:

_sol = (_c)_sol / (^)_sol = 24,303/263,81 = 0,0921

- Obliczam stałą dysocjacji K_sol dla każdego stężenia:

Wszystkie pozostałe wyniki obliczeń są zamieszczone w tabeli 1.

Tabela 1:

Rozpuszczalnik	Stężenie CH3COOH [mol/dm^3]	Gc[S]	(c)sol [Scm^2/mol]	sol
1:4	0,0010	0,0000496	24,3040	0,0921	0,00000935
		0,0025	0,0000769	15,0724	0,0571	0,00000866
		0,0050	0,0001150	11,2700	0,0427	0,00000953
		0,0075	0,0001480	9,6693	0,0367	0,00001046
		0,0100	0,0001720	8,4280	0,0319	0,00001054
	1:8	0,0010	0,0000637	31,2130	0,1183	0,00001588
		0,0025	0,0001053	20,6388	0,0782	0,00001660
		0,0050	0,0001580	15,4840	0,0587	0,00001830
		0,0075	0,0001990	13,0013	0,0493	0,00001916
		0,0100	0,0002310	11,3190	0,0429	0,00001923

Sumaryczne stałe dysocjacji kwasu octowego dla roztworów 1:4 i 1:8 wynoszą:

K_1:4 = 0,000009708 = 9,7*10^-6

K_1:8 = 0,000017834 = 1,78*10^-5

Dla wody natomiast:

K_woda = 1,754 10^-5

Ułamki molowe wody w roztworach MeOH:H₂O wynoszą odpowiednio:

dla 1:4 X_H2O = 0,9

dla 1:8 X_H2O = 0,9472

Po odczytaniu z wykresu =f(X_H2O) stałych dielektrycznych mam:

dla 1:4  = 79,02

dla 1:8  = 79,55

dla czystej wody 80,08

4. Wnioski:

Wykres zależności ln(K)_solv = f(1/_solv) odbiega od wartości rzeczywistych ponieważ stała dysocjacji dla roztworów MeOH wyznaczona przeze mnie ma wartość większą od stałej dysocjacji dla czystej wody.

Widać jednak iż ze wzrostem stężenia metanolu w roztworze stała dysocjacji maleje.

Wynika to z faktu hamowania dysocjacji w roztworze metanol woda.

---