Экспериментальная часть

Цель работы – установление K_d и λ₀ бинарного электролита.

Для того чтобы измерения давали истинную удельную электропроводность, ячейку градуируют по стандартному раствору и рассчитывают постоянную ячейки по уравнению:

R = K/χ; (2.14)

где К – постоянная ячейки;

χ – удельная проводимость электролита.

В качестве стандартного раствора применяют водные растворы хлорида калия определенных концентраций, удельная электропроводность которых известна. Приготовленным раствором хлористого калия сначала ополаскивают, а затем заполняют измерительную ячейку и помещают в термостат на20-30 минут. Объем раствора в ячейке должен быть постоянным во всех измерениях. Предварительно измеряют сопротивление воды, используемой для приготовления растворов, а затем – сопротивление растворов хлористого калия (0,1 и о,01 М). По уравнению (2.14) рассчитывают постоянную сосуда и χ воды.

Затем готовят растворы слабого электролита с концентрациями 0,001; 0,005; 0,01; 0,02 М и измеряют удельную электропроводность этих растворов. Молярную электропроводимость рассчитывают по формуле:

λ_с = 1000 * (χ_р-ра – χ_вода) / С, (2.15)

где χ_р-ра – удельная электропроводность исследуемого раствора, мСм/см;

χ_вода – удельная электропроводность воды, мСм/cм;

с – концентрация, моль/л;

λ_с – молярная электропроводность раствора, мСм*см²/моль.

Все экспериментальные результаты сводят в таблицу:

Концентрация электролита с, моль/л	Удельная электропроводность χ, Ом^-1м^-1	Молярная электропроводность λ, м^2/Ом*моль	Степень диссоциации α	Константа диссоциации Kd

После этого строят график в координатах λ_сс – 1/λ, что позволяет по тангенсу угла наклона прямой найти α и при экстраполяции прямой на 1/λ→0 установить, а значит, рассчитать λ_∞ и K_d.

Контрольные вопросы

1. Какие физико-химические свойства растворов могут быть найдены благодаря изменению проводимости электролитов?

2. Запишите закон разбавления Оствальда через эквивалентную проводимость.

3. Каковы размерности удельной и молярной проводимости?

4. В чем сущность компенсационного метода измерения электропроводности?

Работа 3 определение растворимости труднорастворимого соединения

Зависимость растворимости от температуры выражается уравнением:

= , (3.1)

где - дифференциальная теплота растворения соли, Дж/моль;

с – концентрация насыщенного раствора, моль/л;

R – универсальная газовая постоянная, Дж /(моль*град).

В насыщенном растворе существует равновесие между твердой солью и ее раствором:

МА ↔ М⁺ + А^-.

Для этого процесса константа равновесия К_а выражается уравнением:

К_а = = , (3.2)

где и - активность катиона и аниона;

- активность твердой соли.

Известно, что активность твердой соли соли = 1, следовательно при данной температуре произведение а₊*а_- есть величина постоянная и называемая произведением растворимости:

ПР= а₊ * а_-. (3.3)

Принимая во внимание что, а_i = γ_ic_i записываем:

ПР = γ₊с₊ * γ_-с_-. (3.4)

Для труднорастворимых соединений, при отсутствии в растворе других ионов, коэффициент активности будет равен 1 и тогда произведение растворимости можно записать в виде:

ПР = с₊ * с_- . (3.5)

Если в растворе кроме труднорастворимого соединения присутствует заметное количество других ионов, активность нельзя считать равным концентрации и ПР рассчитывается по уравнению (3.4). в этом случае коэффициенты активности определяют с помощью закона Дебая – Хюккеля:

lg γ_± = - 0?509 │z₊ z_-│√I ; (3.6)

где z_i – заряд иона;

I – ионная сила раствора:

I = ½ ∑ m_i z_i² ;

m_i – мольная концентрация i-го иона.

Уравнение (3.1) для бинарного (1-1 или 2-2 валентного электролита) может быть преобразовано:

ln = - . (3.7)

Дифференциальную теплоту растворения труднорастворимых соединений можно определить графически, построив график в координатах lnПР – 1/T. По тангенсу угла наклона прямой к оси 1/Т находят дифференциальную теплоту растворения:

tg φ = - . (3.8)

Исходя из полученного значения ПР:

ΔG⁰ = - RT ln ПР; (3.9)

ΔS⁰ = . (3.10)

Одним из методов установления растворимости труднорастворимых соединений является метод электропроводности.

Найдя экспериментальную величину удельной электропроводности χ_с раствора исследуемой соли, рассчитывают концентрацию ионов в растворе:

С = χ_с/λ₀ . (3.11)

Учитывая температурную зависимость подвижностей катиона и аниона соли, находят эквивалентную проводимость раствора при бесконечном его разбавлении по уравнению:

λ₀ = [λ_k + α_k (t -25) + λ_а + α_а (t-25)], (3.12)

где α_k и α_а – температурные коэффициенты подвижности катиона и аниона при нормальной температуре.