Chemia, 2 rok studiów		Kielce 27.11.2009
Nr. 5	Prawo podziału Nernsta	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika podziału kwasu octowego między dwa nie mieszające się rozpuszczalniki- wodę i rozpuszczalnik organiczny chloroform.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Przygotowanie roztworów kwasu octowego, w kolbkach miarowych o pojemności 50 cm³, o stężeniach 1,0M; 0,75M; 0,5M; 0,25M.

2. Do 4 rozdzielaczy odpipetować 20 cm³ roztworu kwasu z poszczególnych kolbek oraz dodać po 20 cm³ rozpuszczalnika organicznego (chloroformu) i tak przygotowane mieszaniny wytrząsać przez ok. 5 minut następnie odstawić do rozdzielenia.

3. Z pozostałych (w kolbkach miarowych) wyjściowych roztworów kwasu octowego odpipetować po 2 cm3 i miareczkować 0,1M roztworem zasady (NaOH lub KOH) wobec fenoloftaleiny.

4. Punkt 3 powtarzamy dla warstwy wodnej z rozdzielaczy

W tabeli 1 zestawiamy wyniki pomiarów miareczkowań warstwy wodnej kwasu octowego oraz wyjściowego roztworu kwasu octowego.

Opracowanie wyników:

Obliczamy dokładne stężenia kwasu octowego
w wyjściowych roztworach i w wyjściowych roztworach i w warstwie wodnej układu: CH₃COOH - H₂O - CHCl_3.

n_z : n_k=1:1

n_{z =} n_k

Obliczenia dla kwasu octowego w wyjściowych roztworach:

1. dla 1M roztworu:

= 0,0181

2. dla roztworu 0,75M:

0,0136

0,680

3. dla roztworu 0,5M:

0,0092

0,460

4. dla roztworu 0,25M:

0,00422

0,210

Obliczenia dla kwasu octowego w wodnych roztworach:

1. dla 1M roztworu:

0,0163

0,815

2. dla roztworu 0,75M:

0,0121

0,605

3. dla roztworu 0,5M:

0,00795

0,397

4. dla roztworu 0,25M:

0,00400

0,200

Na podstawie równania :

,

gdzie:

- stężenie substancji rozpuszczonej w wodzie (
),

- stężenie substancji rozpuszczonej w chloroformie (
),

n- liczba wskazująca ile razy masa cząsteczkowa
substancji rozpuszczonej w pierwszym rozpuszczalniku jest większa od masy cząsteczkowej
tej samej substancji rozpuszczonej w drugim rozpuszczalniku, wyrażana wzorem:

obliczyć stałą K.

Obliczenia dla kwasu octowego w fazie chlorowodorowej:

1. dla 1M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=C₁*V

n₁=0,905
* 0,02 dm³=0,0181 mol

2. V=0,02 dm³

n₂=C₂*V

n₂=0,815
* 0,02 dm³=0,0163 mol

n₃=n₁-n₂

n₃=0,0181 mol-0,0163 mol=0,00130 mol

C₃=

C₃=

2. dla 0,75M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=0,0136 mol

2. V=0,02 dm³

n₂=0,0121 mol

n₃=0,0136 mol-0,0121 mol=0,000900 mol

C₃=

3. dla 0,5M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=0,00920 mol

2. V=0,02 dm³

n₂=0,00790 mol

n₃=0,0092 mol-0,0079 mol=0,00130 mol

C₃=

4. dla 0,25M roztworu kwasu octowego:

1. V=0,02 dm³

n₁=0,00420 mol

2. V=0,02 dm³

n₂=0,00400 mol

n₃=0,00420 mol-0,0040 mol=0,000200 mol

C₃=

Obliczenia liczby moli:

,

gdzie:

-substancja rozpuszczona w pierwszym rozpuszczalniku

- substancji rozpuszczona w drugim rozpuszczalniku

Obliczenie K:

K=
,

gdzie: C₁-Stężenie kwasu octowego w fazie wodnej

C₂- Stężenie kwasu octowego w fazie chloroformowej

1. dla 1M roztworu kwasu octowego

K=

2. dla 0,75M roztworu kwasu octowego

K=

3. dla 0,5M roztworu kwasu octowego

K=

4. dla 0,25M roztworu kwasu octowego

K=

W tabeli 2 zestawiamy wyniki dotychczasowych obliczeń.

Za pomocą programu Excel wykreślamy wykres zależności
do f(
). Wykres 1.

Znajdujemy wartość stałej dla układu z wykresu zależności (log c₁) do f(log c₂), jest to logarytmowana postać prawa Nernsta:

n₁=

n₂=1

n₃=1

n₄=1

Analiza błędów:

Rachunek błędów:

1. dla 1M roztworu kwasu octowego

2. dla roztworu 0,75M kwasu octowego:

=0,205

20,50%

3. dla roztworu 0,5M kwasu octowego:

=0,0681

6,81%

4. dla roztworu 0,25M kwasu octowego:

=0,475

47,5%

Za pomocą programu Excel wykreślamy wykres zależności
do f(
). Wykres 2. Do wykresu przeprowadzamy styczną za pomocą której otrzymujemy dane do równania prostej:

gdzie:

1. 0,569

2. 0,4449

Równanie ma następującą postać:

y = 0,569x + 0,4449

Obliczanie wartości K_graf. na podstawie danych odczytanych z wykresu:

0,444

-0,444

Wnioski:

Dzięki doświadczeniu które wykonaliśmy możemy wyznaczyć współczynnik podziału kwasu octowego między dwie nie mieszające się fazy: wodę i chloroform. Błędy przy wyznaczaniu tej wartości mogą wynikać z mało dokładnego odczytu z biurety, zbyt krótkiego czasu pomiędzy rozwarstwianiem się faz.

Informacje pozyskane z instrukcji

Informacje pozyskane z instrukcji

1

- ilość moli zasady

- ilość moli kwasu

- stężenie zasady

- stężenie kwasu

- objętość zasady

- objętość kwasu

- średnia objętości zasady zużytej do miareczkowania

V- Objętość roztworów użyta do ekstrakcji[dm³]

C_i-Stężenia:

• roztworu wyjściowego
  

• roztworu w fazie wodnej
  

• roztworu w fazie chloroformowej
  

n_i- liczba moli:

1. substancji w wyjściowym roztworze[mol]

2. substancji w fazie wodnej[mol]

3. substancji w fazie chloroformowej[mol]