Chemia, 2 rok studiów |
|
Kielce 27.11.2009 |
Nr. 5 |
Prawo podziału Nernsta |
Ocena:
|
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika podziału kwasu octowego między dwa nie mieszające się rozpuszczalniki- wodę i rozpuszczalnik organiczny chloroform.
Wykonanie ćwiczenia:
Przygotowanie roztworów kwasu octowego, w kolbkach miarowych o pojemności 50 cm3, o stężeniach 1,0M; 0,75M; 0,5M; 0,25M.
Do 4 rozdzielaczy odpipetować 20 cm3 roztworu kwasu z poszczególnych kolbek oraz dodać po 20 cm3 rozpuszczalnika organicznego (chloroformu) i tak przygotowane mieszaniny wytrząsać przez ok. 5 minut następnie odstawić do rozdzielenia.
Z pozostałych (w kolbkach miarowych) wyjściowych roztworów kwasu octowego odpipetować po 2 cm3 i miareczkować 0,1M roztworem zasady (NaOH lub KOH) wobec fenoloftaleiny.
Punkt 3 powtarzamy dla warstwy wodnej z rozdzielaczy
W tabeli 1 zestawiamy wyniki pomiarów miareczkowań warstwy wodnej kwasu octowego oraz wyjściowego roztworu kwasu octowego.
Opracowanie wyników:
Obliczamy dokładne stężenia kwasu octowego
w wyjściowych roztworach i w wyjściowych roztworach i w warstwie wodnej układu: CH3COOH - H2O - CHCl3.
nz : nk=1:1
nz = nk
Obliczenia dla kwasu octowego w wyjściowych roztworach:
dla 1M roztworu:
= 0,0181
dla roztworu 0,75M:
0,0136
0,680
dla roztworu 0,5M:
0,0092
0,460
dla roztworu 0,25M:
0,00422
0,210
Obliczenia dla kwasu octowego w wodnych roztworach:
dla 1M roztworu:
0,0163
0,815
dla roztworu 0,75M:
0,0121
0,605
dla roztworu 0,5M:
0,00795
0,397
dla roztworu 0,25M:
0,00400
0,200
Na podstawie równania :
,
gdzie:
- stężenie substancji rozpuszczonej w wodzie (
),
- stężenie substancji rozpuszczonej w chloroformie (
),
n- liczba wskazująca ile razy masa cząsteczkowa
substancji rozpuszczonej w pierwszym rozpuszczalniku jest większa od masy cząsteczkowej
tej samej substancji rozpuszczonej w drugim rozpuszczalniku, wyrażana wzorem:
obliczyć stałą K.
Obliczenia dla kwasu octowego w fazie chlorowodorowej:
dla 1M roztworu kwasu octowego:
V=0,02 dm3
n1=C1*V
n1=0,905
* 0,02 dm3=0,0181 mol
V=0,02 dm3
n2=C2*V
n2=0,815
* 0,02 dm3=0,0163 mol
n3=n1-n2
n3=0,0181 mol-0,0163 mol=0,00130 mol
C3=
C3=
dla 0,75M roztworu kwasu octowego:
V=0,02 dm3
n1=0,0136 mol
V=0,02 dm3
n2=0,0121 mol
n3=0,0136 mol-0,0121 mol=0,000900 mol
C3=
dla 0,5M roztworu kwasu octowego:
V=0,02 dm3
n1=0,00920 mol
V=0,02 dm3
n2=0,00790 mol
n3=0,0092 mol-0,0079 mol=0,00130 mol
C3=
dla 0,25M roztworu kwasu octowego:
V=0,02 dm3
n1=0,00420 mol
V=0,02 dm3
n2=0,00400 mol
n3=0,00420 mol-0,0040 mol=0,000200 mol
C3=
Obliczenia liczby moli:
,
gdzie:
-substancja rozpuszczona w pierwszym rozpuszczalniku
- substancji rozpuszczona w drugim rozpuszczalniku
Obliczenie K:
K=
,
gdzie: C1-Stężenie kwasu octowego w fazie wodnej
C2- Stężenie kwasu octowego w fazie chloroformowej
dla 1M roztworu kwasu octowego
K=
dla 0,75M roztworu kwasu octowego
K=
dla 0,5M roztworu kwasu octowego
K=
dla 0,25M roztworu kwasu octowego
K=
W tabeli 2 zestawiamy wyniki dotychczasowych obliczeń.
Za pomocą programu Excel wykreślamy wykres zależności
do f(
). Wykres 1.
Znajdujemy wartość stałej dla układu z wykresu zależności (log c1) do f(log c2), jest to logarytmowana postać prawa Nernsta:
n1=
n2=1
n3=1
n4=1
Analiza błędów:
Rachunek błędów:
dla 1M roztworu kwasu octowego
dla roztworu 0,75M kwasu octowego:
=0,205
20,50%
dla roztworu 0,5M kwasu octowego:
=0,0681
6,81%
dla roztworu 0,25M kwasu octowego:
=0,475
47,5%
Za pomocą programu Excel wykreślamy wykres zależności
do f(
). Wykres 2. Do wykresu przeprowadzamy styczną za pomocą której otrzymujemy dane do równania prostej:
gdzie:
0,569
0,4449
Równanie ma następującą postać:
y = 0,569x + 0,4449
Obliczanie wartości Kgraf. na podstawie danych odczytanych z wykresu:
0,444
-0,444
Wnioski:
Dzięki doświadczeniu które wykonaliśmy możemy wyznaczyć współczynnik podziału kwasu octowego między dwie nie mieszające się fazy: wodę i chloroform. Błędy przy wyznaczaniu tej wartości mogą wynikać z mało dokładnego odczytu z biurety, zbyt krótkiego czasu pomiędzy rozwarstwianiem się faz.
Informacje pozyskane z instrukcji
Informacje pozyskane z instrukcji
1
- ilość moli zasady
- ilość moli kwasu
- stężenie zasady
- stężenie kwasu
- objętość zasady
- objętość kwasu
- średnia objętości zasady zużytej do miareczkowania
V- Objętość roztworów użyta do ekstrakcji[dm3]
Ci-Stężenia:
roztworu wyjściowego
roztworu w fazie wodnej
roztworu w fazie chloroformowej
ni- liczba moli:
substancji w wyjściowym roztworze[mol]
substancji w fazie wodnej[mol]
substancji w fazie chloroformowej[mol]