To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
(Ćwiczenie nr 2)
Przewodnictwo roztworów elektrolitów
Wstęp
Wg drugiego prawa Ohma, opór R przewodnika o stałym przekroju A jest wprost proporcjonalny do jego długości l, zaś odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju A. Zależność można wyrazić wzorem:
(1)
Stała proporcjonalności ρ charakterystyczna dla danego rodzaju przewodnika zwana jest oporem właściwym lub rezystywnością. Wyraża się ją w jednostkach: Ω.m lub Ω.cm. Odwrotność oporu właściwego, , jest zwana przewodnictwem właściwym lub konduktywnością κ, którą określa zależność:
(2)
Odwrotność oporu jest więc przewodnictwem:
(3)
Wstawiając wyrażenia (1) i (2) do równania (3) można otrzymać zależność na przewodnictwo w postaci:
(4)
G określa przewodnictwo bloku roztworu o boku 1 m (lub 1 cm). Przewodnictwo elektrolitu wyznacza się poprzez pomiar tej wielkości za pomocą sondy konduktometrycznej podłączonej do konduktometru. Aby wyznaczyć wartość przewodnictwa G, należy zmierzyć przewodnictwo właściwe κ elektrolitu oraz wyznaczyć geometrię przestrzeni pomiędzy elektrodami takiej sondy, tzw. stałą naczyńka k:
(5)
Znając wartości κ oraz k, korzystając z zależności (4) wyznaczamy wartość G.
Ponieważ zarówno odległość między elektrodami sondy, jak i pola ich powierzchni są trudne do geometrycznego pomiaru, dlatego stosunek A/l (w m-1 lub cm-1) wyznacza się dla danego naczyńka elektrolitycznego metodą cechowania. Polega ona na pomiarze G stosując roztwór elektrolitu o znanej wartości przewodnictwa właściwego κ (np. 0.1 M KCl, dla którego κ jest znane - patrz tabela 1). Miarą zdolności przenoszenia ładunku przez 1 mol (lub gramorównoważnik) substancji rozpuszczonej jest przewodnictwo molowe Λ (lub równoważnikowe) elektrolitu (6)
gdzie: c - stężenie roztworu elektrolitu wyrażone w mol/dm3
lub:
(7)
gdzie: V - objętość roztworu elektrolitu, w której zawarty jest 1 mol elektrolitu.
Ekstrapolacja wartości Λ do stężenia c = 0 daje dla elektrolitów mocnych wartość granicznego przewodnictwa molowego . Wyraża się ono zależnością:
(8)
Zgodnie z prawem Kohlrauscha wartości dla elektrolitów są sumą udziałów jonowych:
(9)
Powyższe równanie pozwala wyznaczyć wartość przewodnictwa granicznego dla elektrolitów słabych. Aby obliczyć np. wartość granicznego przewodnictwa molowego dla kwasu octowego, (HAc), można zmierzyć wartości dla HCl, NaCl i NaAc a następnie obliczyć szukaną wartość:
(…)
… na oszacowanie wartości stopnia dysocjacji α i stałej dysocjacji K (wykorzystanie prawa rozcieńczeń Ostwalda). Np. dla elektrolitów 1 : 1 wartościowych (zalicza się do nich również kwas octowy) stopień dysocjacji jest równy:
(11)
natomiast stała równowagi:
(12)
Tabela 1. Przewodnictwo elektryczne właściwe wodnych roztworów KCl oraz NaCl (w Ω-1.cm-1).
Roztwór
Stężenie
mol/l
Temperatura
oC
0
5
10
15
16
17
18
KCl…
….450 g/l)
0,2565
0,2616
0,2669
0,2721
0,2774
Cel ćwiczenia:
Wyznaczyć stałą naczyńka pomiarowego.
Wyznaczyć doświadczalnie zależność przewodnictwa molowego od stężenia dla elektrolitów mocnych (HCl, NaCl, CH3COONa) oraz elektrolitów słabych (CH3COOH).
Wyznaczyć wartość przewodnictwa granicznego dla kwasu octowego (CH3COOH)
Wyznaczyć wartość stopnia dysocjacji oraz stałej dysocjacji dla kwasu octowego…
… molowe badanych roztworów.
Wykreślić zależność przewodnictwa molowego badanych roztworów od .
Wyznaczyć (przez ekstrapolację graficzną) wartość granicznego przewodnictwa molowego dla NaCl, CH3COONa oraz HCl.
Na podstawie prawa Kohlrauscha, wyznaczyć graniczne przewodnictwo molowe dla CH3COOH.
Wyznaczyć stopień i stałą dysocjacji CH3COOH w badanych roztworach.
Wykreślić zależność stopnia dysocjacji…
… CH3COOH od oraz c.
Literatura:
A. Kisza: „Elektrochemia I. Jonika”, WNT, Warszawa 2000.
T. Bieszczad, M. Boczar, D. Góralczyk, W. Jarzęba, A. M. Turek: „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej”, UJ, Kraków 2000.
A. Bielański: „Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN, Warszawa 1997.
…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (1)
gabriel napisał(a):
2021-11-14 17:45:20
;d