A-5. Przewodnictwo równoważnikowe elektrolitów
Transkrypt
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