Politechnika Warszawska
Zakład Chemii Fizycznej
Ćw 3: Przewodność roztworów elektrolitów
Hyz Karolina
Kiźlińska Magdalena
Kucharek Marta
zespół I
Data:
12.11.2002
Dzień / godzina:
Wtorek 8:15 - 12:00
Ocena:
Podpis:
SPRAWOZDANIE
Wstęp teoretyczny
Elektroliza to proces zachodzący wskutek przepływu prądu stałego przez roztwór elektrolitu lub elektrolit stopiony.
Elektrolitem zaś nazywamy substancję przewodzącą prąd elektryczny za pośrednictwem swobodnych jonów. Jony te powstają na skutek oddziaływania sieci krystalicznej z cząsteczkami rozpuszczalnika, a uwolnione jony ulegają solwatacji. W zależności od ilości jonów swobodnych, elektrolity dzielimy na mocne (zawierające wyłącznie solwatowane jony) i słabe (pozostałe). Zdolność elektrolitów do przewodzenia prądu elektrycznego nazywamy przewodnością elektrolityczną. Zależy ona od wielu czynników, a do najważniejszych należą:
rodzaj elektrolitu - ruchliwości poszczególnych jonów mogą znacznie różnić się od siebie
temperatura -wzrost o 1 Kelvin powoduje wzrost przewodności średnio o 1%-2%
rodzaj rozpuszczalnika
stężenie elektrolitu - w większości przypadków krzywe zależności przewodnictwa właściwego H od stężenia C mają charakterystyczny przebieg:
Wykres 1. Zależność przewodnictwa właściwego H od stężenia C :
Już na pierwszy rzut oka widać, że zależność obu parametrów nie jest zależnością liniową i nie daje się interpretować w prosty sposób. Aby wyeliminować ten efekt, wprowadza się nową wielkość: przewodność molową elektrolitu, opisywaną wzorem:
[ = m2 * Ω-1 * mol-1 = m2 * S * mol-1 Podobnie jak przewodność elektrolityczna, również przewodność molowa zależy od rodzaju i stężenia elektrolitu, rodzaju rozpuszczalnika oraz temperatury.
Aparatura pomiarowa
Naczynie do pomiaru przewodności roztworów elektrolitów:
Pomiar Λ lub H sprowadza się do wyznaczenia oporności warstwy roztworu elektrolitu o znanej grubości l i przekroju A. W takim przypadku:
W celu zwiększenia dokładności wykonuje się pomiar oporu roztworu wzorcowego (KCl), którego przewodność elektrolityczną znamy. Uzyskujemy dwa równania :
(…)
… . Wyznaczenie metodą najmniejszych kwadratów współczynników równania prostej y = ax + b przedstawiającej zależność :
, ; Σx = 8,10 (Σx)2 = 65,61
Σx2 = 18,75
Σy = 0,160
(Σy)2 = 0,0256
Σy2 = 0,0061
Σxy = 0,316
n = 4
; Graniczna przewodność molowa HCl wynosi:
Λ = 4,165 ⋅ 10-2 m2 ⋅ S ⋅ mol-1 Wykres 2. Zależność molowa HCl w zależności od stężenia.
Obliczenie granicznej przewodności molowej CH3COOH na podstawie wartości granicznych przewodności molowych zestawionych w tablicy 4.1.
Substancja
Λ∞ / (Ω-1 ⋅ m2 ⋅ mol-1)
CH3COONa
0,009100
NaCl
0,012645
HCl
0,042615
HCOONa
0,010469
Korzystamy z tzw. Prawa niezależnej wędrówki jonów Kohlrauscha:
T = 298,15 K
Obliczenie stopnia dysocjacji kwasu octowego dla kolejnych stężeń:
∝
C
-
[mol ⋅ dm3]
0,0384
0,01250
0,0241
0,02500
0,0171
0,05000
0,0123
0,10000
Wyprowadzenie zależności stałej dysocjacji wyrażonej za pomocą stężeń (KC) od stopnia dysocjacji (∝) i stężenia (C):
Prawo rozcieńczeń Ostwalda:
HX + H2O H3O+ + X- C - całkowite stężenie elektrolitu
po podstawieniu: Roztwór
C
∝
KC ⋅ 105
[mol ⋅ dm3]
-
-
CH3COOH
0,0125
0,038
1,90
0,0250
0,024
1,49
0,0500
0,017
1,49
0,1000
0,012
1,48
Uzyskane wyniki:
Roztwór
C
G⋅103
H
Λ
[mol ⋅ dm-3]
[S]
[S ⋅ m-1]
[m2⋅S⋅mol-1]
[mol ⋅ dm-3…
… znamy. Uzyskujemy dwa równania :
(roztwór wzorcowy)
(roztwór badany)
z których otrzymujemy zależności:
Iloczyn K= Hw ⋅ Rw nazywamy siłą naczynia konduktometrycznego.
Wykonanie ćwiczenia.
Uruchomić termostat i ustawić żądaną temperaturę (25 oC)
Zmierzyć oporność roztworu wzorcowego KCl
Rozcieńczając wodą destylowaną podstawowe roztwory kwasu solnego i kwasu octowego, sporządzić roztwory kwasu solnego…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)