LABORATORIUM Z CHEMII FIZYCZNEJ
ŚLIWIŃSKA MAGDALENA (madziaive@autograf.pl)
KAROL ŚLADOWSKI (arkoll@02.pl)
ZESPÓŁ G GRUPA 11
AGH
WIMiC
Ocena:
Prowadzący: dr inż. A.RAKOWSKA, dr inż. J.PRAŻUCH
Data wykonania ćwiczenia: 03.03.2004 r.
Data oddania sprawozdania:
Data zaliczenia:
Celem ćwiczenia jest głębsze zrozumienie zagadnienia dysocjacji w elektrolitach słabych i mocnych, oraz zależności stopnia dysocjacji od stężenia roztworu. Głębsze zrozumienie prawa rozcieńczeń Ostwalda i prawa działania mas oraz ich ograniczonej stosowalności. Opanowanie materiału w zakresie absorpcji światła w roztworach. Teoretyczne i praktyczne opanowanie metody kolorymetrycznej.
II. Definicje:
Dysocjacja: rozpad cząsteczek związku chemicznego na prostsze rodzaje chemiczne: atomy, jony, prostsze cząsteczki, wolne rodniki.
Dysocjacja elektrolityczna: jest rozpadem elektroobojętnych cząsteczek elektrolitu na jony (aniony i kationy). Dysocjacja elektrolityczna jest procesem równowagowym, stała dysocjacja elektrolityczna nie zależy od stężenia elektrolitu.
Dysocjacja termiczna: następuje pod wpływem odpowiednio wysokiej temperatury, ulegają jej wszystkie związki chemiczne.
Stopień dysocjacji: elektrolitycznej dla danego elektrolitu w roztworze (α), definiowany jako jest to stosunek cząsteczek (moli) zdysocjowanych (c) do liczby cząsteczek (moli) wprowadzonych pierwotnie do roztworu (co):
a= c / co (1)
wpływa na wartość przewodnictwa elektrycznego roztworu i jest podstawą klasyfikacji elektrolitów na mocne (α ≅ 1) i słabe (α«1).
Elektrolity mocne: sole, wodorotlenki I i II grupy, kwasy HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4
Pozostałe elektrolity są słabe. Np. kwas borowy, H3BO3, należy do elektrolitów słabych.
Stopień dysocjacji elektrolitycznej zależy od:
¨ rodzaju elektrolitu i rozpuszczalnika;
¨stężenia roztworu, (maleje ze wzrostem stężenia);
¨ temperatury, (na ogół nieznacznie wzrasta ze wzrostem temperatury);
¨ siły jonowej roztworu.
¨obecności innych substancji w roztworze
Stała dysocjacji - wynika z prawa działania mas. Stałe dysocjacji okreslają równowagę między jonami i niezdysocjowanymi cząsteczkami - są wielkościami charakterystycznymi dla elektrolitów słabych.
(2)
Przykład: CH3COOH + H2O <=> H3O+ + CH3COO-
Dla wyżej napisanego przykładu równanie na stałą dysocjacji ma postać:
Kc = [H3O+] * [CH3COO-] / [CH3COOH]
Stopień dysocjacji i stała dysocjacji są wzajemnie ze sobą powiązane zgodnie z
Prawem rozcieńczeń Oswalda: /Ostwald Wilhelm (1853-1932),; 1888r/.
Stopień dysocjacji słabego elektrolitu wzrasta wraz z rozcieńczaniem jego roztworu . Wyrażenie podające stopień dysocjacji elektrolitycznej słabego elektrolitu. Gdy słaby kwas dysocjuje w wodzie:
HAÛH+ + A–,
stała dysocjacji elektrolitycznej Ka dana jest wzorem:
Ka = a2n/(1 – a)V, (3)
gdzie:
· K - stała dysocjacji;
· a - stopień dysocjacji elektrolitu;
· cm - stężenie molowe roztworu elektrolitu;
· n - początkowa ilość substancji (przed dysocjacją);
· V objętość.
Jeżeli a jest małe w porównaniu z 1, to a2 = KaV/n, czyli stopień dysocjacji jest proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z rozcieńczenia. Prawo to jako pierwszy sformułował Wilhelm Ostwald (1853–1932) w wyniku badań przewodnictwa elektrycznego roztworów elektrolitycznych.
Prawo działania mas: /Guldberg Cato Maksymilian (1836-1902) ,Waage Peter (1833-1900),; 1864r/. (zwane prawem równowagi chemicznej). Stosunek iloczynu stężeń molowych substancji reagujących w jednym kierunku( reakcji prostej) do iloczynu stężeń molowych substancji reagujących w kierunku przeciwnym (w reakcji odwrotnej) jest w stanie równowagi chemicznej wielkością stałą w stałej temperaturze." A oto wyrażenie matematyczne służące obliczeniu stężeniowej stałej równowagi chemicznej, dla przemiany opisanej następującym równaniem ogólnym : A + B = C + D
(4)
· k1 i k2 - stałe szybkości reakcji prostej i odwrotnej;
· (A),(B),(C),(D)- równowagowe stężenia molowe reagentów.
Ekstynkcja: synonim absorbancji, Eλ, wielkość fotometryczna opisująca osłabienie strumienia promieniowania monochromatycznego przechodzącego przez ośrodek,
Eλ= ln(Φi/Φe) λ, (5)
gdzie: Φi, Φe odpowiednio strumień padający i wychodzący z ośrodka, indeks λ oznacza długość fali promieniowania.
Terminem ekstyncji opisuje się również samo zjawisko osłabienia strumienia promieniowania w ośrodku. Ekstyncja w atmosferze ziemskiej jest bardzo zróżnicowana. Dla światła widzialnego i fal UKF atmosfera jest przezroczysta, dla fal długich, średnich i krótkich nieprzezroczysta jest jonosfera, ultrafiolet pochłaniany jest prawie całkowicie głównie w stratosferze (warstwa ozonowa), atmosfera pochłania też promieniowanie podczerwone (w troposferze).
W przestrzeni międzygwiazdowej zjawisko ekstyncji, występujące silniej w płaszczyźnie równika galaktycznego, prowadzi do poczerwienienia obserwowanego światła gwiazd na skutek rozpraszania światła na pyle międzygwiezdnym.
Prawo Bouguera–Lamberta: (Pierre'a Bouguera (1698–1758) oraz Johanna Heinricha Lamberta (1728–77). )
Natężenie I światła (lub innego promieniowania elektromagnetycznego) maleje wykładniczo z odległością d, na jaką wchodzi ono do ośrodka pochłaniającego, czyli:
I = I0e^-kx (6)
· I – natężenie światła przechodzącego;
· I0 – natężenie światła padającego;
· k - naturalny współczynnik absorpcji;
· x - grubość absorbującej warstwy roztworu,.
Równanie Lamberta-Beera:
(7)
· E=log(I0/I) – ekstynkcja (absorbancja),
· g = E/xc – molowy współczynnik ekstynkcji [dm3/(mol cm)],
...
koma300