Katedra Chem Fzycznej Unwersytetu Łódzkego Wyznaczane współczynnka podzału Nernsta w układze: woda-kwas octowychloroform metodą potencjometryczną ćwczene nr 9 Opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwak Zakres zagadneń obowązujących do ćwczena 1. Wyprowadzene prawa podzału Nernsta.. Współczynnk podzału w układach rzeczywstych. 3. Zależność współczynnka podzału od nnych parametrów fzykochemcznych.. Zastosowane współczynnka podzału w laboratorum przemyśle. Lteratura 1. Praca zborowa pod redakcją Woźnckej J. Pekarskego H., Ćwczena laboratoryjne z chem fzycznej, Wydawnctwo UŁ, Łódź 005.. Sobczyk L., Ksza A., Gatner K., Koll A., Eksperymentalna chema fzyczna, PWN, Warszawa 198. 3. Brdčka R., Podstawy chem fzycznej, PWN, Warszawa 1970.. Praca zborowa pod redakcją Belańskego A., Chema fzyczna, PWN, Warszawa 1980. 5. Sobczyk L., Ksza A., Chema fzyczna dla przyrodnków, PWN, Warszawa 1975. 6. Pgoń K., Rudzewcz Z., Chema fzyczna, PWN, Warszawa 1980. 7. Tomass W., Jankowska H., Chema fzyczna, WNT, Warszawa 1980. 8. Bursa S., Chema fzyczna, PWN, Warszawa 1979. 1
Celem ćwczena jest wyznaczene współczynnka podzału kwasu octowego mędzy wodę chloroform oraz parametru asocjacj kwsu octowego w chloroforme. Odczynnk chemczne sprzęt laboratoryjny: roztwory kwasu octowego, woda destylowana, chloroform, wytrząsarka, 6 zakręcanych probówek, 1 bączek magnetyczny, zlewk (50 cm 3 ), ppety: automatyczna cm 3 zwykła 10 cm 3, tryskawka, gruszka gumowa. Układ pomarowy Układ pomarowy stanow zestaw do przeprowadzena podzału kwasu octowego mędzy wodę chloroform. Jest to sześć ponumerowanych zamykanych probówek, które po napełnenu umeszcza sę na wytrząsarce. Stężene kwasu octowego przed po podzale oznacza sę metodą mareczkowana ph-metrycznego. Oznaczene przeprowadza sę przy użycu ph-metru z elektrodą kombnowaną. Elektroda kombnowana składa sę z elektrody pomarowej, czułej na zmany ph roztworu elektrody chlorosrebrnej (o stałym potencjale), jako elektrody odnesena. Elektrody te umeszczone są w jednej obudowe. Wykonane ćwczena 1. Do sześcu suchych ponumerowanych zakręcanych probówek umeszczonych w statywe nalać po 10 cm 3 chloroformu 10 cm 3 roztworu kwasu octowego o różnych stężenach od 0,3 do 1,0 mola dm -3. Student wnen zgłosć sę do prowadzącego ćwczena w celu dokonana wyboru zakresu stężeń roztworów kwasu octowego.. Probówk zamknąć dobrze dokręcając nakretkę umeścć na wytrząsarce. Całość wytrząsać przez 15 mnut. Następne probówk przeneść do statywu odstawć na 1 godznę w celu ustalena sę równowag w badanym układze. 3. W tym czase wykonać mareczkowane ph-metryczne (patrz dalej) roztworów kwasu octowego użytych do podzału w celu określena ch dokładnego stężena przed podzałem c. Roztwory mareczkować NaOH o stężenu 0,1 mola dm -3.
. Po upływe mnmum 1 godzny, z każdej probówk przy pomocy ppety automatycznej pobrać określoną lość górnej (wodnej) warstwy (patrz: tabela B mareczkowane ph-metryczne kwasu octowego po podzale). Przeprowadzć mareczkowane ph-metryczne roztworu kwasu octowego po podzale w celu wyznaczena jego dokładnego stężena w warstwe wodnej c. 5. Po zakończenu ćwczena wszystke naczyna dokładne umyć przemyć wodą destylowaną. Mareczkowane ph-metryczne 1. Przeprowadzć mareczkowane ph-metryczne kolejno 6-cu roztworów kwasu octowego przy użycu ph-metru oraz elektrody kombnowanej.. ph-metr włączyć do sec uruchomć czerwonym przycskem. Do ph-metru podłączyć elektrodę kombnowaną zanurzyć ją do wody destylowanej. Po ustalenu sę wartośc ph, przyrząd jest przygotowany do pracy. ph-metr ne wymaga wzorcowana, poneważ wcześnej został wykalbrowany. Z tego powodu ne należy zmenać położena pokręteł. 3. Do zlewk o pojemnośc 50 cm 3 włożyć bączek magnetyczny. Ppetą automatyczną pobrać taką lość kwasu octowego, jak podano w tabel A (mareczkowane kwasu octowego przed podzałem) w odnesenu do poszczególnych roztworów. Roztwór uzupełnć wodą destylowaną do objętośc ok. 150 cm 3. Uwaga! W celu pobrana próbk kwasu przycsk na ppece automatycznej wcskamy palcem do perwszego oporu zanurzamy do górnej warstwy a nastepne puszczamy palec roztwór zostaje zacągnęty do ppety. W celu wylana roztworu z ppety do zlewk palcem przycskamy przycsk do oporu.. Zlewkę ustawć na meszadle magnetycznym do roztworu zanurzyć elektrodę w tak sposób, aby znajdowała sę ona mnmum 1,5 cm nad bączkem magnetycznym; odległość ta jest koneczna, aby bączek ne uszkodzł elektrody. Należy zwrócć uwagę, aby elektroda była zanurzona do 1/3 swojej długośc. Objętość roztworu, ok. 150 cm 3 pownna być wystarczająca. W raze konecznośc dodać wody destylowanej. 5. Włączyć meszadło magnetyczne. 3
6. Przystąpć do mareczkowana perwszego roztworu. Na początku mareczkowana do roztworu kwasu octowego dodać jednorazowo taką lość roztworu NaOH, jak podano w tabel A. Odczekać do ustalena sę wartośc ph roztworu, a następne dodawać po jednej kropl roztworu zasady sodowej. Mareczkowane zakończyć, gdy po dodanu kolejnej kropl roztwór osągne ph 8. Wartość ph należy przez jakś czas obserwować, poneważ często zdarza sę, że po dokładnym wymeszanu roztworu jego ph < 8. W takm przypadku, należy dodać kolejną kroplę zasady sodowej. Jeśl ph roztworu ustal sę ostateczne (ph 8), mareczkowane zakończyć. Jest to punkt końcowy mareczkowana, wynkający z krzywej mareczkowana ph-metrycznego. Całkowtą objętość roztworu zasady sodowej zużytej na zmareczkowane kwasu zapsać w tabel. 7. Po zakończonym mareczkowanu roztwór wylać. Elektrodę, zlewkę oraz bączek magnetyczny dokładne opłukać wodą, a następne wodą destylowaną. 8. Zmareczkować kolejny roztwór kwasu octowego przed podzałem. 9. Po zakończenu tej ser pomarów przystąpć do mareczkowana roztworów kwasu octowego po podzale. Roztwory do mareczkowana przygotować według tabel B (mareczkowane kwasu octowego po podzale). 10. Po wykonanu wszystkch pomarów szklany sprzęt dokładne umyć przemyć wodą destylowaną. Elektrodę pozostawć w naczynu z wodą destylowaną. Tabele wynków pomarów A. Mareczkowane ph-metryczne kwasu octowego przed podzałem Przyblżone stężene Objętość V k użyta do mareczkowana Jednorazowa objętość dodanej NaOH c z = 0,1 mol dm -3 Całkowta objętość NaOH zużyta na zmareczkowane V z 0,3 10 0, 1 0,5 18 0,6 0,7 1 0,8 1 0,9 16 1,0 19
B. Mareczkowane ph-metryczne kwasu octowego po podzale Przyblżone stężene Objętość V k użyta do mareczkowana Jednorazowa objętość dodanej NaOH c z = 0,1 mol dm -3 Całkowta objętość NaOH zużyta na zmareczkowane V z 0,3 9 0, 1 0,5 18 0,6 1 0,7 1 0,8 1 0,9 15 1,0 17 Opracowane dyskusja wynków pomarów 1. Oblczyć stężene roztworów kwasu octowego przed podzałem c po podzale c w warstwe wodnej wg ogólne znanego wzoru: c k czv z = (1) V k gdze: c k stężene roztworu kwasu octowego (c c wg symbolk stosowanej w opse tego ćwczena), V k objętość roztworu kwasu octowego pobrana do mareczkowana, c z stężene roztworu zasady, V z objętość roztworu zasady sodowej zużyta na zmareczkowane kwasu octowego.. Oblczyć stężene kwasu octowego w warstwe chloroformowej c. c = c c () 3. Oblczyć stopeń dysocjacj kwasu octowego w warstwe wodnej dla poszczególnych stężeń. W tym celu należy skorzystać z równana wyprowadzonego na podstawe danych lteraturowych dotyczących zależnośc stopna dysocjacj w wodze od jego stężena:. Korzystając z równana: = 0, 003565 0, 0081ln c (3) 1 lg[ c ( 1 )] = lg Kc + lg c () n 5
sporządzć wykres zależnośc lnowej lg[ c ( 1 )] = f (lg c ). W równanu tym poszczególne symbole oznaczają: c stężene substancj rozpuszczonej w faze wodnej, c stężene substancj rozpuszczonej w faze organcznej, n = M M stosunek średnej masy cząsteczkowej substancj rozpuszczonej w faze organcznej do masy cząsteczkowej tej substancj w faze wodnej, K c współczynnk podzału. 5. Wyznaczyć stałe K c 1 n równana Nernsta metodą grafczną oraz metodą najmnejszych kwadratów. Oblczone wartośc zapsać w tabel. 6. Przeprowadzć dyskusję uzyskanych rezultatów. Tabela wynków oblczeń c c c 1 c (1 ) c lg[ ( 1 )] lg c Stałe równana Nernsta 1/n n lgk c K c Metoda grafczna Metoda najmnejszych kwadratów 6