1 ENTALPIA DYSOCJACJI SŁABEGO KWASU Cel ćwiczenia: Wyznaczenie entalpii dysocjacji słabego kwasu przez pomiar przewodności w kilku temperaturach. Do wyznaczenia entalpii dysocjacji słabego kwasu wykorzystuje się równanie Arrheniusa oraz związek przewodności molowej ( ) słabych elektrolitów z ich stopniem dysocjacji ( ) i prawo rozcieńczeń Ostwalda, z którego wyznaczamy stałe dysocjacji kwasu w danej temperaturze (K T ). Sprzęt: Konduktometr, Termostat, Termometr obejmujący zakres temperatur 25 C - 60 C, Cylinder miarowy 50 cm 3, Zlewki lub kolbki stożkowe- 50 cm 3-2 szt. Kolba stożkowa (Erlenmeyera) z szeroką szyjką 100 cm 3 lub 200 cm 3, tryskawka. Odczynniki: M roztwór kwasu octowego Informacje wprowadzające: Zdolność jonów roztworu elektrolitu do przewodzenia prądu nazywamy przewodnością elektrolityczną, przewodnością elektrolityczną właściwą lub przewodnością elektrolityczną molową. Przewodność elektrolityczna G elektrolitu jest odwrotnością oporu elektrycznego (R) danego roztworu. Przewodność elektrolityczną własciwą (kappa roztworu elektrolitu definiuje się jako odwrotność oporu właściwego ( = (R S) / l ) próbki elektrolitu o przekroju S i grubości l. Jednostką przewodności właściwej jest simens na metr [S/m] (1 S = 1-1 (om -1 )). Przewodność elektrolityczna właściwa jest ilorazem współczynnika k = l/s do oporu elektrycznego (R) elektrolitu: Współczynnik k jest wielkością stałą dla danego układu pomiarowego zwaną: stała naczynka lub pojemność oporowa. Stała naczynka jest to iloraz odległości między elektrodami do powierzchni elektrod. Ze względu na rozpowszechnienie się elektrod zanurzeniowych spotyka się również pojęcie stała elektrody konduktometrycznej. Stała elektrody konduktometrycznej jest zwykle podawana przez producenta elektrody. Wykonanie ćwiczenia:
2 1. Pomiary wykonywane są konduktometrem z elektrodą zanurzeniową. Elektroda posiada wyznaczoną przez producenta stałą naczynka, dlatego wartością mierzoną jest przewodnictwo właściwe [ S/cm lub ms/cm]. 2. Przygotować po 50 cm 3 roztworów kwasu octowego o stężeniach 0,05 M i/lub 0,01 M. 3. Zmierzyć przewodnictwo właściwe wody destylowanej. W przypadku, gdy wskazania miernika będą większe niż 30 S/cm elektrodę należy dokładnie przemywać wodą destylowaną. W razie wątpliwości zapytać Prowadzącego ćwiczenia. Używane naczynia muszą być starannie umyte, wypłukane wodą destylowaną i osuszone. Po każdym pomiarze przewodności elektrolitu w danej temperaturze, elektrody konduktometru opłukać wodą destylowaną i osuszyć delikatnie bibułą lub ligniną. 4. Do zlewki wysokiej o pojemnosci 50 cm 3 wlać około 30-40 cm 3 0,05 M kwasu octowego. Przykryć zlewkę Parafilmem lub folią aluminiową. 5. Czynności z punktu 3. wykonać dla 0,01 M kwasu octowego. 6. Włączyć termostat/łaźnię wodną i ustawić temperaturę 25 C. Gdy temperatura w łaźni wodnej jest wyższa ochłodzić ją dodając lód. W razie potrzeby odlać nadmiar wody z łaźni. 7. Umieścić zlewki z elektrolitem (CH 3 COOH) w łaźni wodnej w koszyku zabezpieczającym przed wylaniem roztworów. Gdy temperatura w łaźni się ustali odczekać 10 min i zmierzyć przewodnictwo właściwe za pomocą konduktometru. Pomiar powtórzyć 3-krotnie dla danej temperatury. Konduktometr należy umieścić w roztworze zgodnie z instrukcją pracy aparatu i sprawdzić, czy pomiędzy elektrodami nie ma pęcherzyków powietrza!! Wartość przewodnictwa właściwego odczytać po jej ustaleniu na aparacie. 8. Pomiary przewodnictwa właściwego powtórzyć dla temperatur 30 C, 35 C, 40 C, 45 C, 50 C i 55 C. Po każdym pomiarze dla danej temperatury elektrody konduktometru opłukać wodą destylowaną i osuszyć delikatnie bibułą. 9. Po zakończeniu pomiarów elektrodę należy przemywać wodą destylowaną, aż do momentu, kiedy wskazania przewodnictwa będą nie większe niż uzyskane w punkcie (2). Opracowanie wyników: 1. Przeliczyć temperatury pomiaru t na skalę temperatury bezwzględnej T. 2. Korzystając z równania:, gdzie [S/cm], c [mol/dm 3 ], obliczyć przewodnictwo molowe roztworu w badanych temperaturach. 3. Na podstawie empirycznej zależności przewodnictwa granicznego kwasu octowego od temperatury obliczyć wartości przewodnictwa granicznego Λ 0 w badanych temperaturach t [ C].
3 ( ), gdzie: przewodnictwo graniczne CH 3 COOH w temperaturze 25 C. 4. Obliczyć stopień dysocjacji roztworu kwasu octowego w każdej temperaturze na podstawie wzoru: 5. W oparciu o prawo rozcieńczeń Ostwalda obliczyć stałą dysocjacji kwasu (K c ): 6. Wykreślić zależność: ( współczynnik kierunkowy prostej na podstawie równania Arrheniusa: ). Wyznaczyć metodą najmniejszych kwadratów ( ), a następnie entalpię reakcji dysocjacji ΔH dys gdzie: A stała,, R - stała gazowa 8,31 7. Obliczyć błąd wyznaczenia entalpii i przedyskutować wyznaczoną wartość entalpii dysocjacji kwasu octowego. 8. Wykonać wykresy Λ=f(T) i =f(t). Przedyskutować wpływ temperatury na przewodnictwo molowe Λ i stopień dysocjacji. Tabela wyników: Stężenie kwasu octowego: 0,05 M (taką samą tabelę wykonać dla stężenia 0,01 M) T [ ] T [K] [ ] [ ] K c ln K c 25 30 35 40 45 50 55 B MNKW [K] = ΔH dys [J mol -1 ] =
4 ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI. Cel ćwiczenia: Wyznaczenie iloczynu rozpuszczalności substancji trudno rozpuszczalnej przez pomiar przewodności elektrolitycznej. Zapoznanie z podstawowymi zjawiskami związanymi z przepływem prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów. Prawo Kohlrauscha. Sprzęt: Konduktometr, pehametr; Cylinder miarowy 50 cm 3-1 szt. Zlewki - 50 cm 3-3 szt. Kolba stożkowa (Erlenmeyera) z szeroką szyjką lub zlewka wysoka 100 cm 3 lub 200 cm 3 tryskawka Odczynniki: 0,1; 0,01; 0,001 M roztwory KCl; Stały CaCO 3 ; Nasycony roztwór wodny CaCO 3 ; Informacje wprowadzające: Przewodność elektrolityczna właściwa (konduktywność elektrolityczna) jest przewodnością słupa cieczy o grubości 1 m i przekroju A = 1 m 2. Jednostką przewodności właściwej jest simens na metr [S m -1 lub -1 m -1 ]. Ze stężeniem jonów znajdujących się w elektrolicie przewodność właściwa związana jest zależnością: = z i F u i c i (1) gdzie: c i stężenie molowe i-tego jonu, u i ruchliwość elektrolityczna jonu, z i ładunek jonu, F stała Faradaya (96500 C mol -1 ) Przewodnictwo roztworu jest sumą udziałów przewodnictwa wszystkich rodzajów jonów znajdujących się w danym roztworze. Zależy więc od stężenia nie tylko tej substancji, która w danym przypadku jest oznaczana. Jeśli jednak stężenie wszystkich pozostałych substancji jonowych utrzyma się na stałym poziomie, to zmianę zmierzonego przewodnictwo roztworu można łatwo powiązać ze zmianami stężenia oznaczanej substancji. Dla niskich stężeń zależność przewodnictwa właściwego od stężenia ma charakter prostoliniowy. W szerokim zakresie stężeń zależność przewodności właściwej od stężenia jest opisana złożonymi funkcjami krzywoliniowymi. Pomiary konduktometryczne wykonuje się w ustalonej temperaturze lub stosuje automatyczną kompensację temperatury, ponieważ przewodność elektrolityczna rośnie nieznacznie przy wzroście temperatury. Ze względu na rozpowszechnienie się elektrod zanurzeniowych spotyka się również pojęcie stała elektrody konduktometrycznej. Wartość k musi być wyznaczona dla każdego naczyńka konduktometrycznego (gdyż zależy od kształtu, położenia i rozmiaru elektrod). Stała naczyńka (elektrody) jest również podawana przez producenta naczyniek. Stałą k wyznacza się przez pomiar przewodności roztworu wzorcowego KCl w różnym zakresie stężeń (np. 0,001 do 0,1 mol/dm 3 ) i w różnych temperaturach. Stałą konduktometryczną k oblicza się ze wzoru: k = 1 / 2 gdzie: 1 teoretyczna przewodność wzorcowego roztworu KCl, ms. cm -1, 2 zmierzona przewodność wzorcowego roztworu KCl, ms. cm -1.
5 Z pomiaru przewodnictwa właściwego można wyznaczyć rozpuszczalność soli trudno rozpuszczalnych w wodzie. Pomiędzy przewodnictwem molowym (Λ) soli dysocjującej według schematu: z z MA M A, a przewodnictwem właściwym ( ) soli w roztworze nasyconym i rozpuszczalnością soli S (lub stężeniem c) w molach na dm 3, istnieje zależność: S [ ] 2 S m m [ ] (2) mol mol 1000c [ ] dm 3 Nasycony roztwór trudno rozpuszczalnej soli można traktować jako nieskończenie rozcieńczony i przyjąć jego przewodnictwo molowe za równe przewodnictwu granicznemu Λ 0, które można obliczyć z granicznych przewodnictw jonowych (z prawa Kohlrauscha): 0 0 0 (3) Przewodnictwo molowe zależy od stężenia ładunków c. Dla elektrolitów mocnych wpływ stężenia na przewodnictwo molowe opisuje doświadczalna zależność Kohlrauscha: 0 a c w której Λ 0 jest molowym przewodnictwem granicznym, czyli przewodnictwem 1 mola ładunków dowolnego znaku w roztworze nieskończenie rozcieńczonym: 0 lim c 0 Molowe przewodnictwo graniczne dla elektrolitów mocnych można wyznaczyć przez ekstrapolację doświadczalnej zależności f ( c). Oznaczenie rozpuszczalności sprowadza się do pomiaru przewodnictwa soli w roztworze nasyconym, które jest równe różnicy przewodnictwa roztworu i rozpuszczalnika soli = roztworu wody i do przeliczenia tego przewodnictwa na przewodnictwo właściwe ( = k, gdzie k jest stałą konduktometryczną naczyńka do pomiarów przewodnictwa) lub pomiarów przewodnictwa właściwego konduktometrem z zaprogramowaną wartością stałej naczynka soli = roztworu wody. Rozpuszczalność S (stężenie roztworu c) można wyznaczyć, łącząc wzory (2) i (3): (4) (5) ( ) Graniczne przewodności molowe kationu i anionu w temperaturze pomiaru znaleźć w tablicach fizykochemicznych. Iloczyn rozpuszczalności dla dowolnej soli trudno rozpuszczalnej o wzorze M m A n wyraża się wzorem: Gdy wartość iloczynu steżeń rozpuszczonych jonów jest równa iloczynowi rozpuszczalności mamy do czynienia z roztworem nasyconym, czyli takim, w którym rozpuściła sie maksymalna, dla danej temperatury, ilość substancji. Gdy wartość iloczynu steżeń jonów jest mniejsza niż iloczyn rozpuszczalnosci w danym roztworze mozna rozpuscic jeszcze dodatkowa ilosc substancji. Taki roztwór nazywa sie roztworem nienasyconym.
Rozpuszczanie węglanu wapnia w wodzie przebiega zgodnie z równaniem: ( ) 6 Jeśli zaniedbamy hydrolizę anionu węglanowego, otrzymujemy rozpuszczalność węglanu wapnia 7.1x10-5 M, natomiast rzeczywista rozpuszczalność może być kilkadziesiąt razy większa i zależy od ph roztworu. Hydroliza anionu węglanowego przebiega zgodnie z równaniem reakcji: Ujemny logarytm ze stałej dysocjacji kwasowej wynosi pk a =10,32; pk a + pk b = 14. Rozpuszczanie węglanu wapnia w wodzie połączone z hydrolizą można zapisać: ( ) Wykonanie ćwiczenia: 10. Pomiary wykonywane są konduktometrem z elektrodą zanurzeniową. Po podłączeniu termopary, konduktometr będzie dokonywał automatycznej kompensacji temperatury pomiaru do wartości 298 K. Wszystkie roztwory powinny mieć temperaturę pokojową 20 C - 25 C! Jeśli jest inaczej użyć łaźni wodnej do ustabilizowania temperatury roztworów. Używane naczynia i elektroda oraz termopara muszą być starannie umyte, wypłukane DOKŁADNIE wodą destylowaną i osuszone. 11. Zmierzyć 3-krotnie i zanotować przewodnictwo właściwe wody destylowanej. 12. Do zlewki wysokiej o pojemności 50 cm 3 wlać około 30 cm 3 0,001 M roztworu KCl. Umieścić elektrodę i termoparę w roztworze. Po ustaleniu wartości odczytać 2. 13. Pomiary powtórzyć dla 0,01 M i 0,1 M roztworu KCl. 14. Przygotować nasycony roztwór węglanu wapnia poprzez umieszczenie około 100 mg stałego CaCO 3 w 50 cm 3 wody destylowanej i mieszanie przez 10 min. Nierozpuszczony nadmiar CaCO 3 odsączyć na sączku. Zmierzyć przewodnictwo 2 nasyconego roztworu CaCO 3. Pomiar powtórzyć 5-krotnie. Czujnik konduktometryczny należy umieścić w roztworze zgodnie z instrukcją pracy aparatu i sprawdzić, czy pomiędzy elektrodami nie ma pęcherzyków powietrza!! Wartość przewodnictwa właściwego odczytać po jej ustaleniu na aparacie. 15. Po zakończeniu pomiarów elektrodę należy przemywać wodą destylowaną, aż do momentu, kiedy wskazania przewodnictwa będą nie większe niż uzyskane w punkcie (2). 16. Za pomoca pehametru zmierz ph nasyconego roztworu węglanu wapnia.
7 Opracowanie wyników: 9. Uwzględnić poprawkę na przewodność wody destylowanej dla wszystkich analizowanych roztworów, np. soli = roztworu wody. 10. Obliczyć stałą konduktometryczną k ze wzoru: k = 1 / 2 gdzie: 1 teoretyczna przewodność właściwa wzorcowego roztworu KCl, odczytana z tablic, 2 zmierzona przewodność wzorcowego roztworu KCl. Otrzymaną wartość stałej k uśrednić. 11. Obliczyć przewodność właściwą nasyconego roztworu węglanu wapnia. Obliczyć stężenie nasyconego roztworu węglanu wapnia w wodzie z zależności: ( ) Wyznaczyć iloczyn rozpuszczalności bez uwzględniania hydrolizy jonów węglanowych. Następnie wyznaczyć iloczyn rozpuszczalności uwzględniając hydrolizę jonów węglanowych. 12. Wyniki umieścić w tabeli. Przedyskutować otrzymane wyniki i czynniki wpływające na niedokładność przeprowadzonych pomiarów. Tabela wyników Badany roztwór 2 (1) 2 (2) 2 (3) 2(śr) 2śr - 2śrH2O 1 [S. cm -1 ] woda destylowana - - CaCO 3 nas. - 0,1M KCl 12,88*10-3 0,01M KCl 1,41*10-3 0,001M KCl 1,46*10-4 k [S. cm -1 I ] r - - - - - - - - Graniczne przewodności molowe jonów w 298K: Ca 2+ - 0,0120 Sm 2 /mol; OH - 0,0198 Sm 2 /mol; - 0,0045 Sm 2 /mol; - 0,0090 Sm 2 /mol; Literatura 1. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A., Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1982. 2. Brdička R., Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1970. 3. Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980. 4. Koryta J., Dvořák J., Boháčková V., Elektrochemia, PWN, Warszawa 1980. 5. Danek A., Chemia fizyczna, PZWL, Warszawa 1982.
8 WPŁYW RODZAJU KWASU NA SZYBKOŚĆ INWERSJI SACHAROZY Zagadnienia: substancje optycznie czynne; pojęcia: światło spolaryzowane, kat skręcenia płaszczyzny polaryzacji, skręcalność właściwa i molowa; cząsteczkowość a rzędowość reakcji chemicznej; metody wyznaczania rzędowości reakcji, równania kinetyczne; kinetyka reakcji pierwszo- i drugorzędowych kataliza homogeniczna, wyjaśnić mechanizm działania katalizatora. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałych szybkości reakcji inwersji sacharozy w obecności kwasów: HCl (c = 1 mol/l) i H 2 SO 4 (c = 0,5 mol/l), wyjaśnienie katalitycznego wpływu kwasu na przebieg reakcji oraz oznaczenie jej rzędowości. Odczynniki i sprzęt: sacharoza HCl (c = 1 mol/l) H 2 SO 4 (c = 0,5 mol/l) cylinder miarowy (100 ml) 3 zlewki lub kolbki Erlenmayera (100 ml) zlewka (150 ml), naczyńko wagowe Katalizowana przez jony H + reakcja hydrolizy sacharozy (inwersji sacharozy) prowadzi do równomolowej mieszaniny glukozy i fruktozy zgodnie z równaniem: C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 sacharoza glukoza fruktoza Wykonanie ćwiczenia: 1. Odważyć w naczyńku wagowym 10 g sacharozy i rozpuścić ją w 50 ml wody destylowanej (roztwór podstawowy) - roztwór jest przygotowany. 2. Przygotować próbkę zerową: do zlewki (lub kolby Erlenmayera) wlać 15 ml podstawowego roztworu sacharozy, dodać 15 ml wody destylowanej i roztworem tym napełnić pierwszą rurkę polarymetryczną w taki sposób, aby w rurce nie pozostawić pęcherzyka powietrza. 3. Zmierzyć trzykrotnie kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji tego roztworu za pomocą polarymetru i obliczyć wartość średnią α 0. 4. Przygotować próbkę z HCl: do drugiej zlewki wlać 15 ml podstawowego roztworu sacharozy i dodać szybko 15 ml roztworu HCl, włączając jednocześnie stoper. Roztwór dokładnie wymieszać. 5. Napełnioną tym roztworem rurkę polarymetryczną umieścić w polarymetrze i w chwili t = 10 min czasu trwania reakcji odczytać kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji α t. 6. W międzyczasie przygotować próbkę z H 2 SO 4 : do trzeciej zlewki wlać 15 ml podstawowego roztworu sacharozy, szybko dodać 15 ml roztworu H2SO4 i włączyć w tym momencie drugi stoper. Roztwór wymieszać. 7. Pomiary kąta skręcenia α t dla roztworu sacharozy katalizowanego przez roztwór HCl oraz H 2 SO 4 wykonać kolejno dla czasów t = 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 minut. Dla każdego czasu t dokonać co najmniej trzy odczyty kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji α t, a do obliczeń używać wartości średniej. 8. Uzyskane wyniki zamieścić w tabelach.
9 Tabela wyników Katalizator: HCl (c = 1 mol/l) t t α t ln k obl [min] [s] [ o ] [s -1 ] 0 0 -- -- 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Tabela wyników Katalizator: H 2 SO 4 (c = 0,5 mol/l) obl [s -1 ] = k num [s -1 ] = t t α t ln k obl [min] [s] [ o ] [s -1 ] 0 0 -- -- 10 20 30 40 50 60 70 80 90 obl [s -1 ] = k num [s -1 ] = Opracowanie i dyskusja wyników pomiarów: 1. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła w momencie zakończenia reakcji inwersji α obliczyć z następującej zależności empirycznej: α = - α 0 (0,44-0,005t p ) gdzie: t p - temperatura pomiaru wyrażona w stopniach Celsjusza. 2. Na podstawie otrzymanych wartości: α 0, α t, α obliczyć wartość ln i stałą szybkości k obl dla poszczególnych pomiarów w obu seriach badań korzystając z zależności: k = ln (1) 3. Z uzyskanych wartości k obl wyznaczyć średnią wartość stałej szybkości reakcji inwersji obl dla każdego z katalizatorów.
W obliczeniach uwzględnić czas trwania reakcji t wyrażony w sekundach. Sporządzić wykres zależności ln jako funkcji czasu t dla obu roztworów zawierających różne katalizatory, wykorzystując dane zebrane w tabelach wyników. Można zastosować następującą skalę: dla współrzędnej x = t przyjąć 1000 s = 2 cm, zaś dla współrzędnej y = ln przyjąć 0,02 = 1 cm. 5. Metodą najmniejszych kwadratów wyznaczyć współczynniki kierunkowe otrzymanych prostych, które są w tym przypadku równe stałym szybkości k num. Uzyskane proste opisuje bowiem zależność typu y = bx, na co wskazuje przekształcona postać równania (1): ln (2) 10 7. Otrzymane wartości stałych szybkości inwersji sacharozy: obl, i k num dla obu serii pomiarów zamieścić w tabelach wyników i porównać je między sobą. 8. Na podstawie porównania wartości stałych szybkości i danych zawartych w tabeli wyników wyjaśnić, który z kwasów (HCl czy H 2 SO 4 ) jest lepszym katalizatorem i dlaczego. 9. Do sprawozdania dołączyć wykresy wykonane na papierze milimetrowym lub wydruki komputerowe. Literatura 1. A. Danek, Chemia fizyczna", PZWL, 1978. 2. L. Sobczyk, A Kisza, Chemia fizyczna dla przyrodników", PWN, 1975. 3. B. Filipowicz, W. Więckowski, Biochemia", t.1, PWN, 1986. 4. Chemia organiczna podręcznik dowolny rozdział dotyczący związków optycznie czynnych. 5. Fizyka autor i podręcznik dowolny, rozdział dotyczący polaryzacji światła. 6. Praca zbiorowa, Chemia fizyczna, PWN, 2001, rozdział dotyczący katalizy homogenicznej.
11 PĘCZNIENIE ŻELATYNY W WODZIE Zagadnienia: struktura i właściwości układów koloidalnych; metody otrzymywania koloidów; stopień dyspersji a trwałość koloidu; zależność koagulacji od potencjału elektrokinetycznego; zależność pęcznienia od ph roztworu Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu ph badanych roztworów wodnych na wielkość pęcznienia żelatyny oraz wyznaczenie punktu izoelektrycznego żelatyny w roztworze wodnym. Stopień pęcznienia żelatyny Sp wyrażony w procentach określa się następująco: Sp m m r 100% żel gdzie: m r - masa pochłoniętego roztworu przez żelatynę, m żel - masa suchej żelatyny. Minimalna wartość Sp świadczy o maksymalnym przestrzennym usieciowaniu struktury żelatyny. (1) Odczynniki i sprzęt: - 0,1 M CH 3COOH, - 0,1 M CH 3COONa, - żelatyna spożywcza - szalki do odważek żelatyny, - 7 zlewek (50 ml) - lejek Buchnera, - bagietka, bibuła/sączki, pęseta - kolba ssawkowa - pompka wodna Wykonanie ćwiczenia: 1. Przygotować roztwory buforowe mieszając ze sobą roztwory 0,1 M CH 3COONa i 0,1 M CH 3COOH (Tabela 1). 2. Oznaczyć dokładnie wartości ph poszczególnych roztworów za pomocą ph-metru. 3. Na jednakowych szalkach Petriego umieścić po 1 g sproszkowanej żelatyny i dodać 20 ml odpowiedniego roztworu buforowego. Delikatnie zamieszać i pozostawić w temperaturze otoczenia do pęcznienia na 15 minut. UWAGA! : Proces pęcznienia należy prowadzić jednocześnie w co najwyżej w dwóch zlewkach (a nie od razu w siedmiu) w odstępach przynajmniej pięciominutowych, ze względu na konieczność zachowania podobnych warunków pomiaru we wszystkich roztworach. Należy zachować jednakowy czas pęcznienia żelatyny dla wszystkich próbek, ponieważ badanego procesu nie doprowadza się do stanu stacjonarnego. Zatem, w przeprowadzonym eksperymencie miarą pęcznienia będzie ilość pochłoniętej wody przez żelatynę w określonym czasie. 4. W celu oddzielenia roztworu od napęczniałej żelatyny należy zawartość szalek przenieść ostrożnie do lejka i sączyć do kolbki przy użyciu pompki wodnej. Szybkość sączenia nie może być zbyt duża, dlatego należy kontrolować ciśnienie wody, aby uniknąć spieniania sie przesączu. 5. Ilość przesączu zmierzyć za pomocą cylindra miarowego (uprzednio wysuszonego lub dobrze osączonego). Na tej podstawie określamy ilość pochłoniętego roztworu.
12 Tabela 1. Roztworów buforowe oraz wyniki pomiarów Nr próbki 0,1 M CH 3COOH [ml] 0,1 M CH 3COONa [ml] ph Objętość przesączu [ml] Masa pochłoniętego roztworu [g] Stopień pęcznienia [%] ph obliczone 1 18 6 2 14 10 3 12 12 4 10 14 5 8 16 6 4 20 7 2 22 Opracowanie wyników 1. Obliczyć masę roztworu pochłoniętego przez żelatynę dla każdej próbki, przyjmując gęstość roztworu równą gęstości wody (1 g/cm 3 ) 2. Obliczyć stopień pęcznienia żelatyny (Sp) dla każdej próbki z równania 1: 3. Sporządzić wykres zależności stopnia pęcznienia od ph roztworu [Sp = f(ph)]. 4. Na podstawie wykresu określić ph, przy którym żelatyna wykazuje najmniejsza zdolność pęcznienia i określić punkt izoelektryczny żelatyny na podstawie położenia minimum uzyskanej funkcji. O czym ta wartość nas informuje i jakie są przyczyny tego zjawiska? 5. Oblicz ph buforu octanowego ze wzoru: ph = pk a +lg gdzie: pk a ujemny logarytm stałej dysocjacji kwasu octowego, c a stężenie molowe kwasu, c sol stężenie molowe soli octanu sodowego dla każdej próbki. 6. Przedyskutować otrzymane wyniki porównując je z danymi literaturowymi. Literatura 1. A. Danek, Chemia fizyczna", PZWL, 1978. 2. Sobczyk L., Kisza A., Chemia fizyczna dla przyrodników, PWN, Warszawa 1981. 3. Warszawa 1982. 4. Barrow G.M., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1978. 5. Dutkiewicz E., Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa 1998. 6. Gumiński K., Wykłady z chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1973. 7. Chemia podręcznik dowolny rozdział dotyczący roztworów koloidalnych