Grupa „E” Warszawa
Iwona Ulman 29.03.2007 r.
Marta Węgrzynowska
Krzysztof Tkacz

Ćw. 2-1
Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu octowego w układzie dwóch niemieszających się cieczy.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie metody wyznaczania współczynnika podziału między dwie nie mieszające się ciecze.

Przebieg ćwiczenia

1. Do pięciu ponumerowanych kolb stożkowych, za pomocą pipety odmierzamy po 2 cm³ roztworów kwasu octowego podanych stężeniach, które w przybliżeniu wynoszą: 1,25; 1,00; 0,75; 0,50; 0,25 mol/dm³,

2. Wyżej wymienione roztwory kwasu octowego miareczkujemy mianowanym roztworem NaOH wobec fenoloftaleiny - obliczamy dokładne stężenia roztworów kwasu octowego korzystając ze wzoru:

c_k = (c_z ∙ V_z) / V_k
c_k - stężenie kwasu [mol/dm³],
c_z - stężenie zasady [mol/dm³]
V_z - objętość zasady [dm³]

3. Do pięciu kolb stożkowych z korkami na szlif odmierzamy kolejno za pomocą pipety po 20 cm³ roztworów kwasu octowego, których dokładne stężenia obliczyliśmy wcześniej. Do każdej z kolb dodajemy za pomocą pipety 20 cm³ odczynnika organicznego, toluenu.

4. Zamykamy kolby, umieszczamy je na wytrząsarce i wstrząsamy przez około 20 minut.

5. Po 20 minutach, pobieramy z każdej kolby za pomocą pipety po 2 cm³ z warstwy dolnej (wodnej) a następnie miareczkujemy tym samym mianowanym roztworem NaOH.

6. Obliczmy według podanego wcześniej wzoru stężenia kwasu octowego w fazie wodnej po ekstrakcji toluenem. W związku z tym, że objętości rozpuszczalnika organicznego, jak i roztworów kwasu octowego użyte do ekstrakcji były jednakowe, stężenie kwasu octowego w fazie organicznej obliczamy z różnicy stężeń kwasu w roztworach wodnych przed i po ekstrakcji,

7. Obliczamy wartość współczynnika podziału kwasu octowego między toluen i wodę według podanego poniżej wzoru:

k = c_o/c_w
gdzie :
k - współczynnik podziału Nernsta,
c_o - stężenie molowe substancji w rozpuszczalniku organicznym [mol/dm³],
c_w - stężenie molowe substancji w rozworze wodnym [mol/dm³].

Obliczenia:

1.

Miareczkowanie I (przed ekstrakcją): Miareczkowanie II (po ekstrakcji):

1. V _NaOH=5,1 cm³ 1. V _NaOH=5,0 cm³

2. V _NaOH=10,2 cm³ 2. V _NaOH=9,5 cm³

3. V _NaOH=15,1 cm³ 3. V _NaOH=14,05 cm³

4. V _NaOH=19,9 cm³ 4. V _NaOH=18,0 cm³

5. V _NaOH=24,7 cm³ 5. V _NaOH=22,9 cm³

2.

Stężenie kwasu octowego:

c_k = (c_z ∙ V_z) / V_k

-przed ekstrakcją: -po ekstrakcji (w fazie wodnej):

C₁=0,2558 mol/dm³ C₁=0,2508 mol/dm³

C₂=0,5115 mol/dm³ C₂=0,4764 mol/dm³

C₃=0,7573 mol/dm³ C₃=0,7046 mol/dm³

C₄=0,9980 mol/dm³ C₄=0,9027 mol/dm³

C₅=1,2387 mol/dm³ C₅=1,1484 mol/dm³

3.

Stężenie kwasu octowego w fazie organicznej po ekstrakcji:

C=C_{przed ekstrakcją} - C_{po ekstrakcji}

C₁=0,005 mol/dm³

C₂=0,0351 mol/dm³

C₃=0,0527 mol/dm³

C₄=0,0953 mol/dm³

C₅=0,0903 mol/dm³

4.

Współczynnik podziału:

k = c_o/c_w

k₁=0, 01994

k₂=0,07367

k₃=0,07479

k₄=0,10557

k₅=0,07863

Zestawienie uzyskanych wyników

Numer roztworu	ckwasu roztworze przed ekstrakcją [mol/dm^3]	ckwasu w fazie wodnej po ekstrakcji [mol/dm^3]	ckwasu kwasu fazie organicznej [mol/dm^3]	k
1	0,2558	0,2508	0,005	0,01994
2	0,5115	0,4764	0,0351	0,07367
3	0,7573	0,7046	0,0527	0,07479
4	0,9980	0,9027	0,0953	0,10557
5	1,2387	1,1484	0,0903	0,07863

Wykres zależności współczynnika k od stężenia kwasu octowego w fazie wodnej po ekstrakcji

Wnioski:

Z obliczeń wynika, że stała dimeryzacji dla kwasu octowego ma względnie niedużą wartość, przez co możemy stwierdzić, że odchylenia od prawa podziału Nernsta, w badanym przez nas przypadku, są niewielkie. Obliczone wartości obarczone są pewnymi błędami, które wynikają w większości z niedoskonałości zmysłów obserwatora (np. wyznaczanie dokładnego stężenia roztworu poprzez miareczkowanie).

---