Numer ćwiczenia: 20	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie współczynnika aktywności z pomiarów SEM.	Data wykonania ćwiczenia: 11.11.2007
				Data oddania sprawozdania: 18.11.2007
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego: Dr S. Leśniewski
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie współczynników aktywności roztworów kwasu chlorowodorowego o różnych stężeniach. Wyznaczenie f było możliwe poprzez pomiar SEM ogniwa zbudowanego z elektrody chlorosrebrowej i chinhydronowej, zaburzonego z badanych roztworach.

2. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie wykonywano następująco:

1. Przygotowano po 100cm³ roztworów kwasu solnego stężeniach wynoszących kolejno 0,0005; 0,001; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,01; 0,05 oraz 0,1mol/dm³ (roztwory te sporządzano poprzez odpowiednie rozcieńczanie roztworu 0,1 - molowego).

2. Zbudowano ogniwo składające się z elektrod chlorosrebrowej i chinhydronowej. Półogniwa połączono za pomocą klucza elektrolitycznego.

3. Dokonano pomiarów SEM ogniw dla wszystkich przygotowanych roztworów, rozpoczynając od najbardziej rozcieńczonego.

3. Wyniki ćwiczenia:

Wyniki doświadczenia zawarte są w poniższej tabeli:

Stężenie roztworu [mol/dm^3]	Potencjał [V]
0,0005	0,115
0,0010	0,142
0,0025	0,173
0,0050	0,200
0,0075	0,219
0,0100	0,233
0,0500	0,280
0,1000	0,319

4. Opracowanie wyników:

1. Korzystając z granicznego prawa Debye'a - Hüchela obliczono teoretyczne wartości średnich jonowych współczynników aktywności dla badanych stężeń roztworów:

Ponieważ HCl jest mocnym elektrolitem, ulega on całkowitej dysocjacji i stężenie jonów wodorowych jest równe stężeniu jonów chlorkowych, czyli stężeniu kwasu:

Po uwzględnieniu powyższych równań oraz faktu, iż stała A w temperaturze 298 K wynosi 0,509
, graniczne prawo Debye'a - Hüchela ulega uproszczeniu
i przyjmuje następującą postać:

Wyniki przeprowadzonych obliczeń zebrano w poniższej tabeli:

Stężenie roztworu [mol/dm^3]	log f±	f±
0,0005	-0,011	0,974
0,0010	-0,016	0,964
0,0025	-0,025	0,943
0,0050	-0,036	0,920
0,0075	-0,044	0,903
0,0100	-0,051	0,889
0,0500	-0,114	0,769
0,1000	-0,161	0,690

2. Następnie przez X oznaczono lewą stronę poniższego równania i obliczono jej wartości dla badanych roztworów HCl:

Wyniki obliczeń zebrano w tabeli:

Stężenie roztworu [mol/dm^3]	SEM [V]	X [V]
0,0005	0,115	0,49993
0,0010	0,142	0,49249
0,0025	0,173	0,47831
0,0050	0,200	0,47152
0,0075	0,219	0,47098
0,0100	0,233	0,47124
0,0500	0,280	0,44419
0,1000	0,319	0,45359

3. Narysowano wykres zależności X od c₀:

Rozwiązując równanie prostej y = -6,4606x + 0,5075 dla x = 0 otrzymano wartość

SEM⁰ = 0,5075 V.

4. Na podstawie poniższego równania oraz wyznaczonej na podstawie wykresu wartości SEM⁰ obliczono średnie współczynniki aktywności dla każdego ze stężeń kwasu:

Wyniki powyższych obliczeń zestawiono w tabeli

Stężenie roztworu [mol/dm^3]	ln fHCl	fHCl
0,0005	0,061	1,062
0,0010	-0,107	0,899
0,0025	-0,419	0,658
0,0050	-0,586	0,557
0,0075	-0,621	0,537
0,0100	-0,636	0,529
0,0500	-1,330	0,265
0,1000	-1,263	0,283

Porównania wartości teoretycznych i eksperymentalnych współczynników aktywności dokonano w poniższej tabeli:

Stężenie roztworu [mol/dm^3]	fHCl teor	fHCl dośw
0,0005	0,974	0,954
0,0010	0,964	0,808
0,0025	0,943	0,591
0,0050	0,920	0,500
0,0075	0,903	0,483
0,0100	0,889	0,476
0,0500	0,769	0,238
0,1000	0,690	0,254

1. Podsumowanie:

Celem wykonanego ćwiczenia było wyznaczenie współczynników aktywności dla kwasu solnego z pomiarów SEM i porównanie ich z teoretycznymi współczynnikami aktywność wyznaczonymi z prawa Debye'a - Hückela.

Tak jak się spodziewano otrzymano porównywalne wyniki jedynie dla najmniejszych stężeń. Wynika to z założeń prawa Debye'a-Hückela, które jest słuszne jedynie w zakresie stężeń nie przekraczających 10^-3 - 10^-2 mol dm^-3, podczas gdy stosowane w ćwiczeniu stężenia roztworów kwasu solnego sięgają 0,1 mol dm^-3. Faktycznie, dla wyższych stężeń wartości teoretyczne odbiegają w coraz bardziej znaczący sposób od wyliczonych na podstawie doświadczenia.

Ewentualne błędy powstałe podczas doświadczenia mogą być spowodowane różnicą pomiędzy temperaturą doświadczenia a temperaturą przyjętą w obliczeniach, niedokładnym sporządzeniem roztworów, oraz zbyt krótkim czasem oczekiwania na ustalenie się SEM ogniwa. Właśnie te wyniki wykorzystano do wyznaczenia SEM°, z której następnie korzystano przy wyliczaniu współczynników aktywności dla wszystkich stężeń. Ponadto pomiary wykonywano jednokrotnie co uniemożliwia dokonanie statystycznej oceny uzyskanych wyników.

- 1 -

---