WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA GRANICZNEGO ELEKTROLITÓW

Transkrypt

1 POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA GRANICZNEGO ELEKTROLITÓW Opiekun: Miejsce ćwiczenia: Karoń Krzysztof Katedra Fizykocheii i Technologii Polierów ul. M. Strzody 9, p. II, sala nr 209/210 LABORATORIUM Z CHEMII FIZYCZNEJ

2 2 I. CEL ĆWICZENIA Cele ćwiczenia jest wyznaczenie przewodnictwa granicznego elektrolitów ocnych. II. WSTĘP TEORETYCZNY Cheiczną iarą przewodnictwa roztworów elektrolitów jest przewodnictwo olowe. Wielkość ta zależy od stężenia jonów, będących nośnikai ładunku w roztworze elektrolitu. W iarę rozcieńczania elektrolitu rośnie stopień dysocjacji, stężenie nośników ładunku, a więc i przewodnictwo olowe roztworu. W nieskończony rozcieńczeniu, gdy stężenie elektrolitu dąży do zera, przewodnictwo olowe osiąga wartość graniczną zwaną przewodnictwe graniczny, lub przewodnictwe w rozcieńczeniu nieskończenie wielki. 0, Przewodnictwo olowe ocnych elektrolitów w dużych rozcieńczeniach aleje liniowo według równania Kohlrauscha: = 0 a C (1) W taki przypadku przewodnictwo graniczne ożna wyznaczyć za poocą bezpośrednich poiarów przewodnictwa olowego. Metoda graficzna polega na sporządzeniu wykresu zależności = f( C ) i ekstrapolacji do stężenia równego zeru. W przypadku słabych elektrolitów przewodnictwo olowe bardzo szybko zienia się z rozcieńczenie i dlatego przewodnictwo graniczne nie daje się wyznaczyć bezpośrednio z poiarów. W ty przypadku przewodnictwo graniczne ożna obliczyć z prawa niezależnej wędrówki jonów Kohlrauscha: gdzie: 0 λ i graniczne przewodnictwo jonu i ν i liczba oli jonu i = ν + λ+ + ν λ (2) Przewodnictwo jonowe wyznacza się z przewodnictwa granicznego ocnych elektrolitów, wykorzystując addytywność tej wielkości. Znając graniczne przewodnictwo kilku ocnych elektrolitów ożna obliczyć przewodnictwo graniczne elektrolitów słabych, zawierających te sae jony.

3 3 III. WYKONANIE Aparatura: ostek uniwersalny z opcją poiarów ziennoprądowych E - 316, terostat, naczynko konduktoetryczne. Odczynniki: woda deineralizowana, podane w teacie ćwiczenia sole. Włączyć terostat i ustawić teperaturę 298 K. Przeyć kilkakrotnie wodą destylowaną naczynko terostatowane i elektrody, do końcowego płukania użyć wody deineralizowanej. W kolbie iarowej na 250 c 3 przygotować roztwór wyjściowy soli podanej w teacie o stężeniu 2, ol/d 3. Z roztworu wyjściowego przygotować serię ośiu roztworów rozcieńczonych o stężeniach 0,2 10-3, 0,4 10-3, 0,6 10-3, 0, , ol/d 3 przez odierzenie do kolb iarowych o pojeności 50 c 3, odpowiednio 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 c 3 roztworu wyjściowego i uzupełnienie poziou do kreski wodą deineralizowaną. Wyznaczyć przewodnictwo właściwe wody zdeineralizowanej. Zierzyć opór serii roztworów zaczynając od roztworu najbardziej rozcieńczonego a kończąc na roztworze wyjściowy. Przygotować 0,001 M roztwór KCl (z 0,1 M roztworu KCl) i zierzyć jego opór w celu wyznaczenia stałej naczynka. Przewodnictwo właściwe 0,001 M roztworu KCl w teperaturze 298 K podane jest w teacie ćwiczenia. Korzystając ze wzoru (4) obliczyć przewodnictwo właściwe każdego roztworu. Ze względu na ożliwość wahania się jakości wody deineralizowanej należy uwzględnić jej przewodnictwo w obliczeniach: κ rzeczywiste = κ κ (3) zierzone wody Otrzyane rzeczywiste wartości przewodnictwa właściwego wykorzystać do obliczenia przewodnictwa olowego.

4 4 IV. ZASADY BEZPIECZEŃSTWA I UTYLIZACJA ODPADÓW Klasyfikacja: azotan aonu substancja utleniająca (O) azotan cynku substancja utleniająca (O), szkodliwy (X n ) azotan sodu substancja utleniająca (O), szkodliwy (X n ) azotan potasu substancja utleniająca (O) chlorek aonu szkodliwy (X n ) chlorek cynku żrący (C), niebezpieczny dla środowiska (N) chlorek iedzi(ii) szkodliwy (X n ) chlorek potasu - chlorek sodu - chlorek wapnia drażniący (X i ) chroian (VI) potasu toksyczny (T), niebezpieczny dla środowiska(n) octan sodu - siarczan (VI) aonu - siarczan (VI) cynku drażniący (X i ), niebezpieczny dla środowiska (N) siarczan (VI) iedzi (II) szkodliwy (X n ) siarczan (VI) potasu - siarczan (VI) sodu - tiocyjanian aonu szkodliwy (X n ) tiocyjanian potasu szkodliwy (X n ) węglan (IV) potasu szkodliwy (X n ) wodorowęglan potasu - Zagrożenia i środki bezpieczeństwa: Przed rozpoczęcie jakichkolwiek czynności należy obowiązkowo sprawdzić w załączniku zagrożenia i środki bezpieczeństwa związane z substancjai podanyi w teacie ćwiczenia. Utylizacja odpadów: Silnie rozcieńczone wodne roztwory soli stosowanych w ćwiczeniu wprowadzić do kanalizacji. UWAGA! W razie niepożądanego kontaktu z substancją niebezpieczną natychiast powiadoić prowadzącego zajęcia.

5 5 V. OPRACOWANIE WYNIKÓW Przewodnictwo właściwe elektrolitu obliczyć według wzoru: gdzie: k n stała naczynka R oporność elektryczna roztworu k n κ = (4) R Przewodnictwo olowe elektrolitu obliczyć ze wzoru: κ = (5) C Wyniki poiarów zastawić w tabeli: R KCl =...[Ω] κ KCl =...[S/] Stała naczynka R wody =...[Ω] κ wody =...[S/] k n =...[1/] Lp. C [ol/d 3 ] C R [Ω] κ zierzone [S/] κ rzeczywiste [S/] [ 2 /Ωol] Wykreślić zależność = f( C ) i wyznaczyć graniczne przewodnictwo olowe 0 jako odcinek na osi rzędnych. Metodą najniejszych kwadratów obliczyć współczynniki równania Kohlrauscha. Przeprowadzić rachunek błędów. VI. PYTANIA KONTROLNE 1. Podać definicje przewodnictwa roztworu, przewodnictwa granicznego i przewodnictwa właściwego. 2. Dlaczego do poiarów przewodnictwa używay prądu przeiennego. 3. Oówić zależności (1) i (2). 4. Podać przykłady zastosowania poiarów kondunktancji roztworów elektrolitów. 5. Jak wyznaczyć graniczne przewodnictwo CH 3 COOH?

6 6 VII. LITERATURA 1. Praca zbiorowa; Cheia fizyczna; PWN Warszawa G. Kortu; Elektrocheia; PWN Warszawa A. Kisza; Elektrocheia I; WNT Warszawa P. W. Atkins; Cheia fizyczna; PWN Warszawa 2001

7 7 ZAŁĄCZNIK ZASADY BEZPIECZEŃSTWA I UTYLIZACJA ODPADÓW Klasyfikacja: azotan aonu substancja utleniająca (O) azotan cynku substancja utleniająca (O), szkodliwy (X n ) azotan sodu substancja utleniająca (O), szkodliwy (X n ) azotan potasu substancja utleniająca (O) chlorek aonu szkodliwy (X n ) chlorek cynku żrący (C), niebezpieczny dla środowiska(n) chlorek iedzi(ii) szkodliwy (X n ) chlorek potasu - chlorek sodu - chlorek wapnia drażniący (X i ) chroian (VI) potasu toksyczny (T), niebezpieczny dla środowiska(n) octan sodu - siarczan (VI) aonu - siarczan (VI) cynku drażniący (X i ), niebezpieczny dla środowiska(n) siarczan (VI) iedzi (II) szkodliwy (X n ) siarczan (VI) potasu - siarczan (VI) sodu - tiocyjanian aonu szkodliwy (X n ) tiocyjanian potasu szkodliwy (X n ) węglan (IV) potasu szkodliwy (X n ) wodorowęglan potasu - Zagrożenia: azotan aonu azotan cynku azotan sodu azotan potasu R: 8-9 kontakt z ateriałai zapalnyi oże spowodować pożar, grozi wybuche po zieszaniu z - ateriałe zapalny R: /37/38 kontakt z ateriałai zapalnyi oże spowodować pożar, działa szkodliwie po połknięciu, działa drażniąco na oczy, drogi oddechowe i skórę R: kontakt z ateriałai zapalnyi oże spowodować pożar, działa szkodliwie po połknięciu, działa drażniąco na oczy R: 8 kontakt z ateriałai zapalnyi oże spowodować pożar chlorek aonu R: działa szkodliwie po połknięciu, działa drażniąco na oczy chlorek cynku R: 34-50/53 powoduje oparzenia, działa bardzo toksycznie na organizy wodne; oże powodować długo utrzyujące się niekorzystne ziany w środowisku wodny chlorek iedzi(ii) R: 22-36/37/38 działa szkodliwie po połknięciu, działa drażniąco na oczy, drogi oddechowe i skórę chlorek potasu - chlorek sodu - chlorek wapnia R: 36 działa drażniąco na oczy

8 8 chroian (VI) potasu R: /37/ /53 oże powodować raka w następstwie narażenia drogą oddechową, oże powodować dziedziczne wady genetyczne, działa drażniąco na oczy, drogi oddechowe i skórę, oże powodować uczulenie w kontakcie ze skórą, działa bardzo toksycznie na organizy wodne; oże powodować długo utrzyujące się niekorzystne ziany w środowisku wodny octan sodu - siarczan (VI) aonu - siarczan (VI) cynku R: 36/38-50/53 działa drażniąco na oczy i skórę, działa bardzo toksycznie na organizy wodne; oże powodować długo utrzyujące się niekorzystne ziany w środowisku wodny siarczan (VI) iedzi (II) R: 22-36/38 działa szkodliwie po połknięciu, działa drażniąco na oczy i skórę siarczan (VI) potasu - siarczan (VI) sodu - tiocyjanian aonu R: 20/21/22-32 działa szkodliwie przez drogi oddechowe, w kontakcie ze skórą i po połknięciu, w kontakcie z kwasai uwalnia bardzo toksyczne gazy tiocyjanian potasu R: 20/21/22-32 działa szkodliwie przez drogi oddechowe, w kontakcie ze skórą i po połknięciu, w kontakcie z kwasai uwalnia bardzo toksyczne gazy węglan (IV) potasu R: 22-36/37/38 działa szkodliwie po połknięciu, działa drażniąco na oczy, drogi oddechowe i skórę wodorowęglan potasu - Środki bezpieczeństwa: azotan aonu azotan cynku azotan sodu azotan potasu chlorek aonu chlorek cynku S: przechowywać z dala od źródeł ciepła, nie przechowywać w pobliżu źródeł zapłonu - nie palić tytoniu, nie wdychać dyów powstających w wyniku pożaru lub wybuchu S: 26 zanieczyszczone oczy przeyć natychiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza S: nie wdychać pyłu, unikać zanieczyszczenia skóry, nie wdychać dyów powstających w wyniku pożaru lub wybuchu S: nie przechowywać w pobliżu źródeł zapłonu - nie palić tytoniu, nie wdychać dyów powstających w wyniku pożaru lub wybuchu S: 2-22 chronić przed dzieći, nie wdychać pyłu S: 1/2-7/ przechowywać pod zaknięcie i chronić przed dzieći, przechowywać pojenik szczelnie zaknięty w suchy poieszczeniu, zanieczyszczoną skórę natychiast przeyć dużą ilością (cieczy określonej przez producenta), w przypadku awarii lub jeżeli źle się poczujesz, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza - jeżeli to ożliwe, pokaż etykietę, produkt i opakowanie usuwać jako odpad niebezpieczny, unikać zrzutów do środowiska, postępować zgodnie z instrukcją lub kartą charakterystyki

9 9 chlorek iedzi(ii) S: 26 zanieczyszczone oczy przeyć natychiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza chlorek potasu - chlorek sodu - chlorek wapnia S: chronić przed dzieći, nie wdychać pyłu, unikać zanieczyszczenia skóry chroian (VI) potasu S: unikać narażenia - przed użycie zapoznać się z instrukcją, w przypadku awarii lub jeżeli źle się poczujesz, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza - jeżeli to ożliwe, pokaż etykietę, produkt i opakowanie usuwać jako odpad niebezpieczny, unikać zrzutów do środowiska, postępować zgodnie z instrukcją lub kartą charakterystyki octan sodu - siarczan (VI) aonu - siarczan (VI) cynku S: chronić przed dzieći, nie wdychać pyłu, unikać zanieczyszczenia oczu, produkt i opakowanie usuwać jako odpad niebezpieczny, unikać zrzutów do środowiska, postępować zgodnie z instrukcją lub kartą charakterystyki siarczan (VI) iedzi (II) S: 22 nie wdychać pyłu siarczan (VI) potasu - siarczan (VI) sodu - tiocyjanian aonu S: 13 nie przechowywać raze z żywnością, napojai i paszai dla zwierząt tiocyjanian potasu S: 13 nie przechowywać raze z żywnością, napojai i paszai dla zwierząt węglan (IV) potasu S: nie wdychać pyłu, Zanieczyszczone oczy przeyć natychiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza wodorowęglan potasu -