LEPKOŚĆ Płyn substancja ciekła, gazowa lub proszek, który ma zdolność płynięcia, czyli dowolnej zmiany kształtu oraz swobodnego przemieszczania, np. przepompowywania. Rozróżniamy dwa główne rodzaje przepływu płynów: przepływ laminarny (warstwowy) płyn porusza się równoległymi warstwami (strugami), których trajektorie się nie przecinają, przepływ turbulentny (burzliwy) płyn ulega zawirowaniom, przepływ zmienny w czasie. Parametrem decydującym o charakterze przepływu jest wyznaczana w sposób empiryczny bezwymiarowa liczba Reynoldsa: gdzie: D średnica rury, DVd Re V średnia prędkość cieczy w rurze, η d gęstość cieczy, η (czyt. eta ) lepkość dynamiczna. Jak stwierdzono doświadczalnie, gdy liczba Reynoldsa jest mniejsza od 300, przepływ jest przepływem laminarnym, dla - zaś dla wartości większych niż 50 000 - burzliwym. Przepływ charakteryzowany liczbą Reynoldsa pomiędzy tymi wartościami (300 50 000) jest trudny do określenia. (a) (b) Rys.. Przepływ cieczy przez rurę: (a) przepływ burzliwy turbulentny, (b) przepływ laminarny czyli lepki. Rys.. Warstwy płynu poruszające się równolegle. Jeśli dwie warstwy cieczy, każda o powierzchni A, oddalone o odległość x poruszają się względem siebie, to siła potrzebna do nadania jednej z warstw prędkości większej o dv wyraża się wzorem: dv F ηa gdzie: F siła, dx A powierzchnia, x odległość między warstwami, dv różnica prędkości, η lepkość dynamiczna. Lepkość opór hamujący występujący (tarcie wewnętrzne) podczas przemieszczania się cząsteczek płynu względem siebie. Jednostką lepkości jest puaz [P] (w układzie SI N s m ) Pojęciami pochodnymi od lepkości dynamicznej są płynność, która jest odwrotnością lepkości dynamicznej η. = Lepkość kinematyczna (czyt. ni) definiowana jako stosunek lepkości dynamicznej do gęstości cieczy d: [P/g cm 3 = St] d gdzie: P puaz, St stokes (czyt. sztołks). Zasada działania wiskozymetrów kapilarnych opiera się na prawie Poiseuille a (czyt. puazona), według którego objętość cieczy V przepływająca w czasie t przez kapilarę o promieniu r i długości l pod wpływem różnicy ciśnień p wynosi: 4 r pt V 8l gdzie: r promień rury, p różnica ciśnień, t czas przepływu η lepkość dynamiczna, l długość rury. Tab.. Lepkość wybranych płynów.
Ciecz Współczynnik lepkości [cp=0-3 P] (war. standardowe) aceton 0.306 benzen 0.604 olej rycynowy 985 etanol.074 glikol etylenowy 6.0 gliceryna (0 o C) 00 rtęć.56 olej silnikowy SAE 0 (0 C) 65 olej silnikowy SAE 40 (0 C) 39 ciekły azot (77K = -96 o C) 0.58 oliwa z oliwek 8 pak (smoła).3 0 woda (0 C) 0.894 Przykładem wiskozymetru kapilarnego jest wiskozymetr Ostwalda (rys.), w którym ciecz przepływa przez kapilarę pod wpływem różnicy ciśnień hydrostatycznych w obu ramionach U-rurki. Aby różnica poziomów (h - h ) była w obu przypadkach taka sama, wiskozymetr Ostwalda należy zawsze napełniać taką samą objętością cieczy. Tę niedogodność wyeliminowano w zmodyfikowanej konstrukcji wiskozymetru Ostwalda - wiskozymetru Ubbelohde (ubeloda), którym posługujemy się w ćwiczeniu. Do pomiaru lepkości kinematycznej metodą opartą na prawie Stokesa służy wiskozymetr Höpplera (rys. 4). W wiskozymetrze tym mierzy się czas, w którym kulka przebywa drogę między zaznaczonymi kreskami w cieczy wzorcowej i w cieczy badanej. Kulka opada pod wpływem siły grawitacji, pomniejszonej o siłę wyporu, szybkość opadania spowalnia opór hamujący czyli lepkość. C B A Rys. 3.Wiskozymetr kapilarny Ubbelohde. Rys. 4. Wiskozymetr Höplera. Pomiar lepkości dynamicznej za pomocą wiskozymetru Ubbelohde jest metodą względną. Mierzy się lepkość cieczy badanej względem cieczy wzorcowej wody. Mierzy się czas wypływu wody, a następnie cieczy badanej z pojemniczka w górnej części wiskozymetru pomiędzy zaznaczonymi poziomami. Znając lepkość i gęstość wody można wyliczyć lepkość cieczy badanej ze wzoru: gdzie: d 0 gęstość wody, x 0 d d x 0 t t x 0 t 0 czas wypływu wody, η 0 lepkość wody, d x gęstość cieczy badanej, t x czas wypływu cieczy badanej, η x lepkość cieczy badanej. Lepkość cieczy na ogół zmienia się znacznie wraz z temperaturą. W miarę wzrostu temperatury, w wyniku zwiększania się energii kinetycznej cząsteczek, zmniejszają się siły przyciągania działające między cząsteczkami, efektem jest zmniejszenie się tarcia wewnętrznego. Gazy zachowują się odwrotnie: wraz ze wzrostem temperatury ich lepkość wzrasta, ponieważ wzrasta liczba zderzeń między cząsteczkami.
Zmianę lepkości ze wzrostem temperatury podaje empiryczne równanie Arrheniusa - Guzmana i ma ono postać funkcji wykładniczej: EA Ae RT gdzie : A wielkość charakterystyczna dla danej cieczy, E A energia aktywacji przepływu, R uniwersalna stała gazowa (8,33 J/mol K). Najważniejsze zagadnienia (pytania). Lepkość definicje i jednostki.. Warunki przepływu laminarnego i turbulentnego. 3. Metody pomiaru lepkości zasady pomiaru. 4. Zależność lepkości od temperatury. Równanie Arrheniusa 5. Znaczenie lepkości w praktyce. Literatura P.W. Atkins: Podstawy chemii fizycznej, PWN Warszawa 00, G.M. Barrow: Chemia fizyczna, PWN Warszawa 976, R. Brdicka: Podstawy chemii fizycznej, PWN Warszawa 970. 3
RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW ZWIĄZKI KOMPLEKSOWE CZĘŚĆ TEORETYCZNA. Dysocjacja elektrolityczna Substancje, które podczas rozpuszczania w wodzie (lub innych rozpuszczalnikach) rozpadają się na jony nazywamy elektrolitami. Substancje te mają zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Proces rozpadu substancji na jony (pod wpływem rozpuszczalnika) nosi nazwę dysocjacji elektrolitycznej. Elektrolitami są substancje o budowie jonowej (np. sole), a także liczne substancje o wiązaniach kowalencyjnych, które tworzą jony dopiero wskutek oddziaływania ich cząstek z rozpuszczalnikiem (np. HCl, H S, HCN). Proces dysocjacji będzie zależał od rodzaju wiązań w cząsteczce rozpuszczonej jak i od rodzaju rozpuszczalnika. Woda, ze względu na dipolowy charakter cząsteczki jest dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji posiadających wiązanie jonowe lub atomowe spolaryzowane. Wodne roztwory kwasów, zasad i soli nieorganicznych są elektrolitami. W rozpuszczalnikach organicznych niewodnych nie zachodzi proces rozpadu na jony, a związki nieorganiczne w nich rozpuszczone występują w formie cząsteczkowej... Stopień dysocjacji Ogólnie dysocjacja substancji AB lub A n B m roztworze zachodzi według schematu: AB A + + B - lub A n B m A m+ + mb n na przykład: HNO 3 H + - + NO 3 Ca(OH) Ca + + OH - Al (SO 4 ) 3 Al 3+ - + 3SO 4 Stosunek liczby cząsteczek (moli) rozpadających się na jony do ogólnej liczby cząsteczek (moli) rozpuszczonych nosi nazwę stopnia dysocjacji elektrolitycznej. n zd = () no - stopień dysocjacji n zd - liczba cząsteczek (moli) rozpadających się na jony n o - ogólna liczba cząsteczek (moli) rozpuszczonych. Stopień dyso dzielimy na mocne, średniej mocy i słabe. Im więcej cząsteczek ulega rozpadowi na jony, tym mocniejszy jest elektrolit. Stopień dysocjacji elektrolitów wzrasta wraz z rozcieńczeniem roztworu. Mocne elektrolity to: - prawie wszystkie sole nieorganiczne - część kwasów nieorganicznych (np. HCl, HNO 3, H SO 4, HBr, HI) - wodorotlenki litowców i berylowców z wyjątkiem Be(OH) i Mg(OH) Słabe elektrolity to: - część kwasów nieorganicznych (H S, HCN, H CO 3 ) - część wodorotlenków nieorganicznych (NH 4 OH, większość wodorotlenków metali dwu- i trójwartościowych) - kwasy i zasady organiczne Średniej mocy elektrolity to np. H 3 PO 4, H SO 3, H 3 AsO 4... Stała dysocjacji W słabych elektrolitach cząsteczki niezdysocjowane znajdują się w stanie równowagi z produktami dysocjacji (jonami). Reakcję dysocjacji dla słabego elektrolitu można zapisać jako reakcję odwracalną stosując równania ( ). Na przykład: CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Mg(OH) Mg + + OH - W stanie równowagi, tzn.gdy szybkości reakcji w obu kierunkach są jednakowe, możemy określić stałą równowagi reakcji zgodnie z równaniami: - [A ][B ] KAB = [AB] m n n- m [A ] [B ] K = AnBm [AnBm ] ( 3 ) Na przykład: - + - [CH COO ] [H ] [Mg ] [OH ] K = 3 CH KMg(OH) = 3COOH [CH3COOH] [Mg(OH) ] Nawiasy kwadratowe oznaczają stężenie wyrażone w mol/dm 3. 4
Stałą K równowagi reakcji dysocjacji nazywamy stałą dysocjacji. Stała dysocjacji jest to stosunek iloczynu stężeń jonów do stężenia cząsteczek nie zdysocjowanych. Stałą dysocjacji wyznacza się tylko dla słabych lub średniej mocy elektrolitów. Dla elektrolitów mocnych stężenie [AB] lub [AnBm] jest bliskie zeru. Stałych dysocjacji dla mocnych elektrolitów na ogół nie definiuje się, gdyż wartości ich są bardzo duże i zwykle wyraźnie zmieniają się ze stężeniem. Kwasy wieloprotonowe, zawierające w swojej cząsteczce kilka atomów wodoru, dysocjują stopniowo. Dla każdego etapu dysocjacji możemy wyznaczyć stałą równowagi reakcji. Wartość stałej dysocjacji pierwszego stadium jest zawsze większa od kolejnych stadiów stałych dysocjacji, np: H 3 PO 4 H + - + H PO 4 H PO - 4 H + - + HPO 4 HPO - 4 H + 3- + PO 4 K = 7,5. 0-3 K = 6,3. 0-8 K 3 =,. 0-3 Również wodorotlenki posiadające kilka grup wodorotlenkowych dysocjują stopniowo. Dla każdego etapu dysocjacji ustala się odpowiednia równowaga reakcji, którą można określić za pomocą stałej dysocjacji. Stała dysocjacji, w odróżnieniu od stopnia dysocjacji, nie zależy od stężenia elektrolitu, lecz wyłącznie od temperatury - ze wzrostem temperatury wartość stałej dysocjacji wzrasta..3. Prawo rozcieńczeń Ostwalda Zależność pomiędzy stopniem dysocjacji a stałą dysocjacji dla słabych elektrolitów określa prawo rozcieńczeń Ostwalda wyrażone wzorem: C - stopień dysocjacji m K = (4) K - stała dysocjacji C m - stężenie molowe elektrolitu Dla bardzo słabych elektrolitów stopień dysocjacji jest tak mały, że -. Wówczas prawo rozcieńczeń Ostwalda można przedstawić wzorem przybliżonym: K = C (5) lub po przekształceniu: K = (6) C Ze wzoru tego wynika, że stopień dysocjacji słabego elektrolitu jest odwrotnie proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z jego stężenia. W miarę rozcieńczania dowolnego słabego elektrolitu wzrasta jego stopień dysocjacji.. Iloczyn jonowy wody, ph roztworów wodnych Czysta woda jest bardzo słabym elektrolitem, którego część cząsteczek ulega rozpadowi na jony wg równania: H O H 3 O+ + OH- W uproszczony sposób dysocjację elektrolityczną wody można zapisać: H O H + + OH - W stanie równowagi, zgodnie z równaniem 4. Stała dysocjacji wody określona jest wzorem: + - [H ] [OH ] KH O = [HO] Stężenie cząsteczek nie zdysocjowanych jest stałe i wynosi [ H O ] = 55,55 mol/dm 3 Stała dysocjacji wody w temperaturze 5 o C wynosi,8 0-6 A więc: K [H O] = [H + ] [OH - ] =,8 0-6 55,55 = 0-4 Iloczyn K [H O] oznaczamy jako L i nazywamy iloczynem jonowym wody. L = [H + ] [OH - ] = 0-4 (7) W czystej wodzie stężenia jonów wodorowych i wodorotlenkowych są sobie równe: [H + ] = [OH - ] = 0-7 Jeśli w roztworze : [H+] = 0-7 to roztwór jest obojętny [H+] 0-7 to roztwór jest kwaśny [H+] 0-7 to roztwór jest zasadowy. W celu wyrażenia kwasowości lub zasadowości roztworu (czyli tzw. odczynu roztworu) używa się pojęcia ph (tzw. współczynnik Sorensena), który został zdefiniowany jako ujemny logarytm ze stężenia molowego jonów wodorowych. Zatem, gdy ph = -log [H + ] (8) ph = 7 roztwór jest obojętny ph < 7 roztwór jest kwaśny ph > 7 roztwór jest zasadowy 5
Znając kwasowość lub zasadowość roztworu określoną stężeniem jonów wodorowych bądź wodorotlenkowych łatwo obliczyć ph roztworu. Niewielkie zmiany ph wpływają na przebieg wielu procesów chemicznych, zarówno biologicznych jak i przemysłowych. Pomiary ph można wykonać przy pomocy wskaźników lub papierków wskaźnikowych, a dokładnie przy pomocy ph - metru. Wskaźniki są to słabo zdysocjowane kwasy lub zasady organiczne, które zmieniają swoją barwę w zależności od ph roztworu. Zmiana zabarwienia jest wynikiem zmiany stopnia dysocjacji własnej wskaźnika. Każdy wskaźnik ma charakterystyczny dla siebie zakres ph, w którym następuje stopniowa zmiana barwy. Zakres ten często nazywamy zakresem czułości danego wskaźnika... Przykłady obliczeń ph Przykład. Obliczyć ph 0,00 m roztworu HCl, przyjmując, że jest on całkowicie zdysocjowany na jony ( = ). Rozwiązanie: Rzeczywiste stężenie jakiegokolwiek z jonów elektrolitu wynosi: C = C n ( 9 ) C - stężenia molowe elektrolitu - stopień dysocjacji n - liczba jonów danego rodzaju, która powstaje z cząsteczki elektrolitu HCl H + + Cl - zatem [H + ] = 0,00 = 0-3 mol/dm 3 czyli ph = -log 0-3 = 3 Odpowiedź: ph roztworu wynosi 3. Przykład. Obliczyć ph 0,00 m roztworu Mg(OH), przyjmując, że jest on zdysocjowany w 50% ( = 0,5). Rozwiązanie: Mg(OH) Mg + + OH - Stężenie jonów wodorotlenowych [OH - ] = 0,00 0,5 = 0-3 Korzystając ze wzoru (7) na iloczyn jonowy wody obliczamy stężenie jonów wodorowych [H + ] -4-4 + 0 0 - [H ] = = =0 stąd ph = -log 0 - = - -3 [OH ] 0 Odpowiedź: ph roztworu roztworu wodorotlenku magnezu wynosi. 3. Reakcje jonowe Elektrolity, jak już wcześniej wspomniano, w roztworach wodnych występują w postaci jonów. Jony w roztworze wodnym bardzo łatwo ze sobą reagują, przy czym szybkość reakcji, w porównaniu z szybkością reakcji między nieelektrolitami jest duża. Reakcje jonowe przebiegają niemal natychmiast. Jeżeli kwasy, zasady i sole reagują ze sobą, to reakcja zachodzi pomiędzy jonami a nie cząsteczkami. Reakcje między jonami zachodzą wówczas, gdy w wyniku reakcji powstanie: - substancja trudno rozpuszczalna - substancja słabo zdysocjowana Rozpatrzmy pierwszy przypadek, tj. powstawania trudno rozpuszczalnej substancji, na przykład AgCl. Charakterystyczne jest, że bez względu na rodzaj soli, kation daje z właściwym anionem ten sam produkt reakcji: AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3 Ag SO 4 + KCl = AgCl + K SO 4 lub jonowo: Ag + + NO - 3 + Na + + Cl - = AgCl + Na + - + NO 3 Ag + - + SO 4 + K + + Cl - = AgCl + K + - + SO 4 Skreślając po obu stronach równania jony, które nie biorą udziału w reakcji, powyższe reakcje można zapisać w formie skondensowanej: Ag + + Cl - = AgCl Przykładem drugiego typu reakcji jest powstawanie słabo zdysocjowanej substancji, na przykład: CH 3 COONa + HCl = CH 3 COOH + NaCl lub jonowo: CH 3 COO - + Na + + H + + Cl - = CH 3 COOH + Na + + Cl - Jak widać z powyższych reakcji, jony Na + i Cl- nie biorą udziału w reakcji, a więc równanie tej reakcji można zapisać w skróconej formie: CH 3 COO - + H + = CH 3 COOH 6
Pisząc reakcje jonowe, wzory mocnych elektrolitów przedstawiamy w formie jonowej, natomiast wzory substancji trudno rozpuszczalnych i słabo zdysocjowanych w postaci cząsteczkowej. Jony, które nie wchodzą w reakcję pomijamy. 4. Hydroliza soli Hydroliza jest to reakcja jonów soli z wodą. Po dodaniu niewielkiej ilości soli do wody otrzymamy roztwór, który zależnie od rodzaju rozpuszczonej soli może mieć odczyn obojętny, kwaśny lub zasadowy. Przyczyną tego zjawiska są reakcje jonów soli z wodą, czyli hydroliza. Hydroliza jest reakcją odwrotną do reakcji zobojętniania: zobojętnienie kwas + zasada sól + woda hydroliza Hydrolizie ulegają tylko sole, których jony mają zdolność przyjmowania lub oddawania protonów w środowisku wodnym. Do soli tego typu należą z reguły: - sole słabych kwasów i mocnych zasad, - sole mocnych kwasów i słabych zasad - sole słabych kwasów i słabych zasad. Sole mocnych kwasów i mocnych zasad nie hydrolizują, ich jony w środowisku wodnym nie przyjmują i nie oddają protonów. 4.. Hydroliza soli słabych kwasów i mocnych zasad Tego rodzaju sole hydrolizują w roztworach wodnych powodując odczyn zasadowy. Na przykład cyjanek potasu KCN jest solą pochodzącą od bardzo słabego kwasu cyjanowodorowego HCN i mocnej zasady potasowej KOH. Po rozpuszczeniu tej soli w wodzie zachodzi reakcja : K + + CN - + H O HCN + K + + OH - lub: CN - + H O HCN + OH - W wyniku łączenia się jonów soli z wodą tworzy się słaby kwas HCN (w małym stopniu zdysocjowany) i mocna zasada KOH (całkowicie zdysocjowana na jony). Znajdujące się w roztworze jony OH - nadają roztworowi odczyn zasadowy. (ph > 7). 4.. Hydroliza soli słabych zasad i mocnych kwasów W wyniku hydrolizy tego typu soli odczyn roztworu staje się kwaśny (ph < 7). Jako przykład podano się hydrolizę chlorku amonu NH 4 Cl. NH 4 + + Cl - + H O NH 4 OH + H + + Cl - lub: NH 4 + + H O NH 4 OH + H + Tworzący się w wyniku hydrolizy wodorotlenek amonu jest słabą zasadą, a więc słabo zdysocjowaną na jony. Natomiast HCl jest silnie zdysocjowanym na jony kwasem i znajdujące się w roztworze jony H + nadają mu odczyn kwaśny. 4.3. Hydroliza soli słabych kwasów i słabych zasad Sole słabych kwasów i słabych zasad w roztworze wodnym ulegają hydrolizie, a odczyn wodnych roztworów tych soli będzie słabo kwaśny lu słabo zasadowy zależnie od tego, który z utworzonych elektrolitów, kwas czy zasada, jest mocniejszy (w większym stopniu zdysocjowany). Jako przykład omówiona zastanie reakcja hydrolizy węglanu amonu. NH 4 + + CO 3 - + H O NH 4 OH + H CO 3 Małe wartości stałych dysocjacji tworzącego się wodorotlenku amonu i kwasu węglowego powodują powstanie znacznej ilości obu tych związków w roztworze ( są one w małym stopniu zdysocjowane na jony). - [NH4 ][OH ] -5 KNH =,790 4OH [NH4OH] + [H ][HCO 3 ] -7 KH = 4,470 CO3 [HCO3 ] Wartość stałej dysocjacji wodorotlenku amonu jest większa od stałej dysocjacji kwasu węglowego, a więc reakcja hydrolizy węglanu amonu ma charakter słabo alkaliczny. 4.4. Sole mocnych kwasów i mocnych zasad Sole tej grupy nie ulegają hydrolizie, a ich roztwory wykazują odczyn obojętny (ph = 7). Spróbujmy wg poprzednich reguł podać równanie reakcji chlorku sodu z wodą: Na + + Cl - + H O Na + + Cl - + H O Po prawej i po lewej stronie równania mamy takie same reagenty, stąd wniosek, że sole mocnych kwasów i mocnych zasad nie hydrolizują. 7
PYTANIA KONTROLNE. Zdefiniować pojęcia: dysocjacja elektrolityczna, stała dysocjacji, stopień dysocjacji.. Jaką zależność określa prawo rozcieńczeń Ostwalda? 3. Napisać reakcje powstawania trudno rozpuszczalnych substancji: KI, PbCl, Cu(OH) i Ag CrO 4 w postaci cząsteczkowej i jonowej. 4. Co to jest hydroliza soli? 5. Które sole ulegają hydrolizie? 6. Jak hydrolizują następujące sole: CrCl 3, K CO 3, NaCN, NaNO 3, K SO 4, CH 3 COONa. Przedstawić ich hydrolizę za pomocą odpowiednich reakcji i określić odczyn tych roztworów. 7. Co to jest iloczyn jonowy wody? 8. Podać definicję ph. 9. Obliczyć ph następujących roztworów: a) 0, m HCN (zakładając, że = 0,0%) b) 0, m NH 4 OH (zakładając, że = %) 0. Obliczyć stężenie H+ i OH- w roztworach wodnych o ph równych: a) ph = 7, b) ph = 4, c) ph = 9 Literatura:. Praca zbiorowa pod redakcją K. Moskwy : Ćwiczenia laboratoryjne z chemii z elementami teorii i obliczeń dla mechaników skrypt AHG, str. 00, Kraków 000 r. 8
CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Ćwiczenie. Wyznaczanie lepkości roztworów gliceryny Sprzęt: - wiskozymetr, - termostat, - piknometr, - pipeta, - lejek, - waga, - 4 zlewki, Odczynniki: - gliceryna - woda destylowana Opis ćwiczenia. Zważyć piknometr wypełniony całkowicie wodą destylowaną, a następnie roztworem gliceryny. Wyniki umieścić w tabeli na arkuszu sprawozdania. Na podstawie gęstości określić stężenie roztworu gliceryny. Umieścić wiskozymetr w łaźni wodnej, nastawić temperaturę na 0 o C. Napełnić zbiorniczek wiskozymetru do wysokości około /3 wlewając przez otwór C wodę destylowaną za pomocą pipety. Zatkać palcem otwór B i za pomocą strzykawki podnieść ciecz w rurce A do zbiorniczka wyrównawczego, który znajduje się powyżej zbiorniczka pomiarowego. Puścić palec i mierzyć czas przepływu cieczy ze pomiędzy czerwonymi kreskami górną i dolną. wykonać po trzy pomiary. Wykonać pomiary czasu przepływu w analogiczny dla roztworu gliceryny w temperaturach: 30 o C, 40 o C, 50 o C. Wyniki zapisać w odpowiedniej tabeli na arkuszu sprawozdania. Sporządzić wykres w układzie współrzędnych log η = f (/T) i sprawdzić, czy zależność jest liniowa (umieścić wartość współczynnika korelacji R na wykresie). Jeżeli zależność jest liniowa - obliczyć energię aktywacji przepływu lepkiego, rozwiązując równanie prostej według zależności (postać logarytmiczna równania Arrheniusa Guzmana): E log loga,,3rt Równanie prostej: y = ax + b, gdzie y = log η, x = /T, nachylenie prostej a = E/,3R, b = log A. Tabela. Gęstość i lepkość wody T [K] d [g/cm 3 ] [cp] 93 0.9983.0050 98 0.99707 0.8937 303 0.99567 0.8007 308 0.99406 0.75 33 0.99 0.6560 38 0.9905 0.5988 33 0.98807 0.5494 38 0.98573 0.5064 333 0.9834 0.4688 Tabela. Zależność gęstości roztworu wodnego gliceryny od stężenia. Temperatura 0 0 C. % wagowy gliceryny gęstość roztworu [g/cm 3 ] 0 0 30 40 50 60 70 80 90 00,0,047,07,099,6,53,80,08,35,6 9
Ćw.. Określenie ph za pomocą papierków uniwersalnych. Sprzęt: - statyw z probówkami Odczynniki: - NaNO 3, NH 4 Cl, MgCl, AlCl 3, Na CO 3, Na HPO 4. - papierki uniwersalne Opis ćwiczenia W ćwiczeniu tym należy określić ph poszczególnych roztworów za pomocą papierków uniwersalnych. W tym celu należy nalać do próbówek po cm 3 odpowiednich soli. Następnie roztworami tymi kolejno zwilżać papierek uniwersalny i barwę jego porównać ze skalą barw wskaźnika uniwersalnego, podającego ph z dokładnością do. Ćw. 3. Stała i stopień dysocjacji CH 3 COOH w roztworze wodnym Sprzęt: - statyw z probówkami Odczynniki: - M CH 3 COOH - ph-metr - 0,0 M CH 3 COOH - elektroda uniwersalna - papierki uniwersalne - zlewki Opis ćwiczenia Określić ph 0,0M i M roztworu kwasu octowego orientacyjnie za pomocą papierka uniwersalnego. Zmierzyć dokładnie ph tych roztworów za pomocą ph-metru. Obliczyć stężenie jonów wodorowych odpowiadające wyznaczonym wartościom ph dla obu roztworów. Technika pomiarowa. ph-metr jest przystosowany do współpracy z elektrodą kombinowaną lub z zestawem elektrod do pomiaru ph złożonego z elektrody szklanej i elektrody odniesienia. Przed pomiarem przyrząd wraz z elektrodami wycechować cecho za pomocą roztworów wzorcowych wskazanych przez asystenta. Po wycechowaniu ph-metru można przystąpić do pomiaru ph badanych roztworów. Każdorazowo przy zmianie roztworu należy opłukiwać dokładnie elektrody wodą destylowaną i osuszyć bibułą. Pomiar ph pojedynczego roztworu powinien trwać ok. 5 minut (ustalenie równowagi jonowej). 0
0. /. Wydz. Gr. Nazwisko, imię Temat: LEPKOŚĆ. RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW Podpis prowadzącego Ćw.. Wyznaczanie lepkości roztworów gliceryny Ciecz m p+c m cieczy (m p+c m p ) d [g/cm 3 ] woda destylowana roztwór gliceryny m p+c masa piknometru z cieczą Masa suchego piknometru jest podana na półce z roztworami. ) Obliczyć gęstość roztworów gliceryny z zależności: mcieczy dwody dcieczy mwody ) Obliczyć lepkość roztworów gliceryny ze wzoru: dcieczy tcieczy cieczy wody dwody twody Wartości gęstości i lepkości dla wody wziąć z tabeli. Wyniki pomiaru lepkości Nr pomiaru 3 3 3 3 temp [ 0 C] T [K] 0 93 30 40 50 Czas wypływu t [sek] Średni czas wypływu t [sek] woda gliceryna woda gliceryna Lepkość [ ] Wykres logη = f(/t) sporządzić na papierze milimetrowym lub w programie graficznym i dołączyć do sprawozdania. Obliczenia wartości energii aktywacji przepływu:
Ćw.. Określenie ph za pomocą papierków uniwersalnych Badana sól Pomiar ph Reakcje hydrolizy Odczyn po hydrolizie NaNO 3 NH 4 Cl NH 4 + Cl - + H O = NH 4 OH + H + + Cl - ph<7 (kwaśny) MgCl AlCl 3 Na CO 3 Na HPO 4 Ćw.. Stała i sopień dysocjacji CH 3 COOH w roztworze wodnym Roztwór kwasu octowego Pomiar ph (pap.uniwersalny) Pomiar ph (ph metr) Stężenie jonów wodorowych [H + ] Stopień dysocjacji Stała dysocjacji K M 0,0M Obliczenia [H + ], i K proszę wykonać na podstawie wzorów, 3, 4, 5, 9.