Numer i tytuł ćwiczenia: 7-2. Wyznaczanie klasycznej stałej dysocjacji z pomiarów przewodnictwa.
Imię i nazwisko osoby prowadzącej zajęcia: Dr Ewa Więckowska-Bryłka
Data wykonania ćwiczenia:	Godzina:	Numer grupy studenckiej	Zespół	Nazwiska osób wykonywujących ćwiczenie:	Punkty za spr.
21.04.15	8.15-11.00	8	K	Agnieszka Ordyniak Karolina Podbielska Milena Podlińska
Uwagi prowadzącego:

Sprawozdanie z ćwiczeń chemii fizycznej

Cel ćwiczenia:

Opanowanie pomiaru przewodnictwa właściwego, poznanie metody wyznaczania stałej konduktometrycznej maczynka, zapoznanie z takimi wielkościami fizykochemiczne jak: przewodnictwo właściwe, równoważnikowe, stopień dysocjacji i stała dysocjacji.

Wstęp teoretyczny:

Stopień dysocjacji słabych elektrolitów inaczej niż elektrolity mocne, które ulegają w roztworach wodnych całkowitej dysocjacji, zależy w wyraźny sposób od stężenia. Charakter tej zależności można określić za pomocą termodynamiki. Między cząsteczkami niezdysocjowanymi i powstałymi w wyniku dysocjacji jonami ustala się stan równowagi termodynamicznej z charakterystyczną dla danego elektrolitu stałą dysocjacji(K), która nie zależy od stężenia i jest tylko funkcją temperatury i ciśnienia.

Duże znaczenie praktyczne ma prawo rozcieńczeń Ostwalda

gdzie K_c jest stałą dysocjacji, która można wyznaczyć eksperymentalnie. (Wystarczy w tym celu określić np. na podstawie pomiarów przewodnictwa elektrycznego roztworów, stopień dysocjacji danego elektrolitu).W miarę rozcieńczania roztworu wzajemne oddziaływania między składnikami elektrolitu maleją i współczynniki aktywności przybierają wartości coraz bardziej zbliżone do jedności.

Pomiar przewodnictwa właściwego - pomiar oporu/przewodnictwa przewodnika w omomierzach/konduktomierzach. Składa się to z 2 etapów:

1. wyznaczenie stałej naczynka ( pojemność oporowa) , np. ze wzoru (za pomocą wyznaczenia przewodnictwa właściwego i przewodnictwa cieczy wzorcowej)

2. Wyznaczenie oporu/przewodnictwa roztworu z powyższego wzoru (przewodnictwo w znacznym stopniu zależy od temperatury - zmiana temp o 1K powoduje wzrost przewodnictwa średnio o 2-2.5%).

Przewodnictwo równoważnikowe roztworu elektorlitu mocnego zmienia się w niewileku stopniu wraz ze zmianą steżenia, dla słabych elektrolitów zmiany są bardzo duże. Można je wyliczyć ze wzoru:

Wykonanie ćwiczenia:

W pierwszej części ćwiczenia obliczaliśmy stałą naczynka konduktometrycznego.

Zadanie polegało na trzykrotnym zmierzeniu przewodnictwa roztworu KCl o stężeniach 0,020, 0,010, 0,005 mol/dm³ oraz znanym przewodnictwie właściwym. Z otrzymanych wyników wyliczyliśmy stałą naczynka, a następnie wartość średnią k (za pomoca wyżej wskazanego wzoru), jako średnią arytmetyczną poszczególnych wyników.

Numer roztworu:	C [mol/dm^3]	ϰwz [S/m]	λwz [S]	k= ϰwz/ λwz [m^-1]	Wartość średnia k [m^-1]
1	0,020	0,27335	0,005203	52,5370	53,4645
2	0,010	0,14180	0,002607	54,3920
3	0,005	0,07525	0,001245	60,4418

• λ_wz=(0,00520+0,00521+0,00520)/3=0,005203[S]

• λ_wz=(0,00262+0,00259+0,00261)/3=0,002607[S]

• λ_wz=(0,001243+0,001241+0,001252)/3=0,001245 [S]

• k=0,27335/0,005203=52,5370 [1/m]

• k=0,14180/0,002607=54,3920 [1/m]

• k=0,07525/0,001245=60,4418 [1/m]

średnia wartość k: k=(52,5370 +54,3920)/2=53,4645 [1/m]

Druga część zadania polegała na wyznaczeniu stałej dysocjacji słabego elektrolitu.

Otrzymany roztwór CH₃COOH rozcięczyliśmy do objętości 100 cm³, (wodą destylowaną) i dla tego roztworu wykonaliśmy pomiar przewodnictwa (również 3 razy). Następnie odmierzyłyśmy za pomocą pipety 50 cm ³ roztworu do oddzielnej zlewki i dodaliśmy 50 cm³ wody destylowanej (roztwór rozcieńczony dwukrotnie), zmierzyłyśmy przewodnictwo (w taki sam sposób wykonaliśmy jeszcze 4 pomiary). Otrzymane wartości zapisałyśmy w dołączonej tabeli. Obliczyłyśmy przewodnictwo właściwe, przewodnictwo równoważnikowe, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji K i średnią jej wartość.

Obliczenia:

Przewodnictwo

Nr r-ru	c stężenie molowe r-ru [mol·m^-3]	przewodnictwo λ [S]	przewodnictwo właściwe χ=kλ [S·m^-1]	przewodnictwo równoważnikowe λr=χ/c [S·m^2·mol^-1]	stopień dysocjacji α=λr/λr	stała dysocjacji	Średnia stała dysocjacji
1	16,7	0,000387	0,0207	0,001240	0,03174	0,01738	0,01652
2	8,35	0,000269	0,01438	0,001722	0,04402	0,01693
3	4,175	0,0001875	0,01002	0,0024	0,06143	0,01679
4	2,0875	0,000128	0,006843	0,00328	0,08395	0,01607
5	1,0434	0,00008733	0,0004669	0,00447	0,1144	0,01542

• λ=(0,000389+0,000386+0,000386)/3=0,000387 [S]

• λ=(0,000269+0,000269+0,000269)/3=0,000269 [S]

• λ=(0,0001877+0,0001874+0,0001874)/3=0,0001875 [S]

• λ=(0,0001288+0,0001291+0,0001285)/3=0,000128 [S]

• λ=(0,0000867+0,0000875+0,0000878)/3=0,00008733 [S]

Przewodnictwo właściwe(χ=kλ) :

• χ=53,4645*0,000387=0,02070 [S/m]

• χ=53,4645*0,000269=0,01438 [S/m]

• χ=53,4645*0,0001875=0,01002 [S/m]

• χ=53,46450,000128=0,006843 [S/m]

• χ=53,4645*0,00008733=0,0004669 [S/m]

Przewodnictwo równoważnikowe (λ_r=χ/c) :

• λr=0,0207/16,7=0,001240 [S*m^2/mol]

• λr=0,01438/8,35=0,001722 [S*m^2/mol]

• λr=0,01002/4,175=0,0024 S*m^2/mol]

• λr=0,006843/2,0875=0,00328 [S*m^2/mol ]

• λr=0,0004669/1,0434=0,00447 [S*m^2/mol]

Stopień dysocjacji (α=λ_r/λ_r):

• α=0,001240/0,3907=0,031740,031

• α=0,001722/0,3907=0,04402

• α=0,0024/0,3907=0,06143

• α=0,00328/0,3907=0,08395

• α=0,00447/0,3907=0,1144

Stała dysocjacji:

• K=(0,03174*0,03174*16,7)/1-0,03174=0,01738

• K=(0,04402*0,04402*8,35)/1-0,04402=0,01693

• K=(0,06143*0,06143*4,175)/1-0,06143=0,01679

• K=(0,08395*0,08395*2,0875)/1-0,08395=0,01607

• K=(0,1144*0,1144*1,0434)/1-0,1144=0,01542

Średnia stała dysocjacji:

K_śr=(0,01738+0,01693+0,01679+0,01607+0,01542)/5=0,01652

Wnioski i obserwacje:

Kwas octowy jest słabym elektrolitem, ponieważ:

• Wraz ze wzrostem stężenia roztworu rośnie wartość przewodnictwa właściwego. Można jednak zauważyć na wykresie, że elektrolit nie osiągną jeszcze maksymalnej wartości przewodnictwa, gdyż nie nastąpił nie nastąpił spadek przewodnictwa.

• Wraz ze wzrostem stężenia roztworu, maleje wartość przewodnictwa równoważnikowego.

• Stała dysocjacji kwasu octowego jest niemalże jednakowa, niezależnie od stężenia roztworu.

Błędy w pomiarach mogą wynikać z:

• Niedokładnego odmierzenia objętości roztworów,

• Nieprecyzyjnego ogrzania roztworów,

• Niedostatecznego zanurzenia elektrod naczynka konduktometrycznego w roztworach.
  

---