A-5. Przewodnictwo równoważnikowe elektrolitów

A–5
PRZEWODNICTWO RÓWNOWAŻNIKOWE ELEKTROLITÓW
Cel ćwiczenia: Sprawdzenie równania Debye’a - Hückela - Onsagera oraz prawa Kohlrauscha
Zagadnienia: Przewodnictwo elektrolityczne: właściwe i równoważnikowe, graniczne
przewodnictwo równoważnikowe/molowe, teoria Debye’a - Hückela –
Onsagera,
prawo
Kohlrauscha,
równanie
Arrheniusa,
pomiary
przewodnictwa za pomocą konduktometru, stała naczyńka; sposoby
wyrażania stężeń.
Sprzęt:
Odczynniki:
konduktometr, termometr,
0.02 M roztwory KCl, NaCl, HCl, NaNO3,
pipety wielomiarowe 1 cm3 i 5 cm3,
H2SO4, Na2SO4, K2SO4, KNO3, HNO3,
kolby miarowe 100 cm3 - 9 szt.,
1 M KCl
pipeta jednomiarowa 10 cm3
Wykonanie ćwiczenia:
1. Zmierzyć 3-krotnie przewodnictwo wody destylowanej. Wartość przewodnictwa powinna
być mniejsza niż 3,5 µS. Jeśli jest większa, należy elektrodę kilkakrotnie przepłukać wodą
destylowaną.
2. W celu wyznaczenia stałej naczyńka zmierzyć temperaturę i przewodnictwo 0.001M, 0.01
M i 0.1 M roztworów KCl. Roztwory mianowane należy sporządzić metodą kolejnych
rozcieńczeń. Przed każdym pomiarem elektrodę i naczyńko pomiarowe należy 3-4 razy
przepłukać badanym roztworem. Pomiar dla każdego stężenia wykonać minimum 3 razy.
Zacząć pomiary od stężenia najmniejszego, a potem kolejno mierzyć roztwory o stężeniach
wyższych. Następnie elektrodę i naczyńko płukać wodą destylowaną, aż wartość
przewodnictwa wody destylowanej będzie zbliżona do wartości z punktu (1).
3. W ten sam sposób przeprowadzić pomiary przewodnictwa w funkcji stężenia dla czterech
elektrolitów jednego z wskazanych przez prowadzącego zestawu:
a) KCl, NaCl, NaNO3, KNO3
d) NaNO3, HNO3, HCl, NaCl
b) KCl, HCl, H2SO4, K2SO4,
e) HNO3, KNO3, K2SO4, H2SO4,
c) KCl, NaCl, Na2SO4, K2SO4
f) K2SO4, Na2SO4, KNO3, NaNO3
A.M./E.Z.
1
W tym celu w czystych kolbach miarowych przygotować serię 7 roztworów badanego
elektrolitu według schematu:
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Całkowita objętość
0.02 m roztworu wyjściowego
[ cm3]
0.25
0.50
0.75
1.25
2.00
3.00
4.00
Uwaga! Czystość szkła i staranność w przygotowaniu roztworów decydują o uzyskanych
wynikach. Nie wolno pozostawiać elektrody niezanurzonej w roztworze, ponieważ
będzie wtedy trudniej ją wypłukać z elektrolitu. Do końcowego płukania używać tylko
wody destylowanej.
5. Po zakończeniu pomiarów elektrodę należy przemywać wodą destylowaną, aż do momentu,
kiedy wskazania przewodnictwa będą nie większe niż uzyskane w punkcie (1).
Opracowanie wyników:
1. Wyznaczyć stałą naczyńka korzystając z danych literaturowych przewodnictwa właściwego
roztworów KCl.
k=
κ lit
[ cm-1 lub m-1]
κ mierz
2. Uwzględniając przewodnictwo wody, obliczyć przewodnictwo równoważnikowe
poszczególnych roztworów :
Λ = 1000 * k *
κ mierz − κ H 2O
c
, jeżeli k wyrażone jest w cm-1, a stężenie w mol/dm3.
3. Sporządzić wykresy zależności przewodnictwa równoważnikowego od pierwiastka ze
stężenia dla każdego z badanych elektrolitów:
Λ = Λ0 − a c .
4. Z równania prostej na wykresie odczytać współczynnik kierunkowy a równania Debye’a Hückela –
Onsagera i wyznaczyć przewodnictwo graniczne Λ0 badanych elektrolitów.
Wyznaczyć niepewności pomiarowe otrzymanych wartości.
A.M./E.Z.
2
5. Korzystając z
tablicowej wartości przewodnictwa tylko jednego z jonów, obliczyć
przewodnictwa jonowe dla pozostałych jonów, stosując prawo Kohlrauscha.
6. Wyznaczyć współczynnik przewodności i skomentować, czy przyjmuje on prawidłowe
wartości.
fA =
Λ
Λ0
6. Przeprowadzić dyskusję błędów.
Literatura:
1. L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner, A. Koll, „Eksperymentalna chemia fizyczna”, PWN,
Warszawa 1982.
2. T. Bieszczad, M. Boczar, D. Góralczyk, W. Jarzęba, A. Turek, „Ćwiczenia laboratoryjne z
chemii fizycznej”, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2000.
3. J. Woźnicka, H. Piekarski, „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej” , Wydawnictwo
Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 2007.
Inne
Film instruktażowy na e-Platformie UPGOW (konduktometria).
A.M./E.Z.
3