Определение эквивалентной электропроводности уксусной кислоты при бесконечном разбавлении графич

Федеральное агенство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Чувашский Государственный Университет им. И. Н. Ульянова»

Кафедра физической химии и ВМС

Курсовая работа на тему:

«Определение эквивалентной электропроводности уксусной кислоты при бесконечном разбавлении графическим и аналитическим методом »

Выполнила : студентка

группы Х – 11 – 06

Данилова А.В.

Проверил:

доцент Верхунов С.М.

Чебоксары 2010

Содержание

Ведение

1. Литературный обзор

2. Характеристика уксусной кислоты

3. Экспериментальная часть

4. Обсуждение результатов

Вывод

Список использованной литературы

Введение

По способу переноса электрического заряда различают: проводники первого и второго рода. Твердые и жидкие проводники, прохождение через которые электрического тока не вызывает переноса вещества в виде ионов, называются проводниками первого рода.

Электрический ток в проводниках первого рода осуществляется потоком электронов (электронная проводимость). К таким проводникам относятся твердые и жидкие металлы и некоторые неметаллы (графит, сульфиды цинка и синца).

Вещества, прохождение через которые электрического тока вызывает передвижение вещества в виде ионов (ионная проводимость) и химические превращения в местах входа и выхода тока (электрохимические реакции), называются проводниками второго рода. Типичными проводниками второго рода являются растворы солей, кислот и оснований в воде и некоторых других растворителях, расплавленные соли и некоторые твердые соли. Как правило, в проводниках второго рода электричество переносится положительными (катионы) и отрицательными (анионы) ионами.

Деление проводников в зависимости от типа проводимости от типа проводимости (электронная или ионная) является условным В зависимости от природы токопроводящих частиц и от их электропроводности все вещества можно условно разделить на пять групп:1. Непроводящие тела, или изоляторы.2. Проводники первого рода, или электронопроводящие тела.3. Полупроводники – вещества, в которых ток переносится электронами идырками.4. Проводники второго рода, или ионные проводники, - вещества, в которых ток переносится ионами.5. Смешанные проводники – тела, сочетающие электронную ионную проводимости.Исследуемая уксусная кислота относится к проводникам второго рода, длякоторых характерна ионная проводимость.Цель данной работы заключается в определении эквивалентной электропроводности уксусной кислоты при бесконечном разбавлении.

1. Литературный обзор

1.1. Электропроводность электролитов.

1.1.1Удельная и молярная электропроводности электролитов.

Электрическая проводимость растворов электролитов, т.е. способность их проводить электрический ток, зависит от природы электролита и растворителя, концентрации, температуры и некоторых других факторов. Различают удельную и молярную электрическую проводимости.

Удельная электрическая проводимость раствора электролитаx – это элек­трическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя парал­лельными электродами, имеющими площадь по одному квадратному метру и расположенными на расстоянии одного метра друг от друга.

Удельная электрическая проводимость является величиной, обратной удельному сопротивлению ρ:

(1)

Удельное сопротивление определяется по уравнению

(2)

где R — общее сопротивление проводника. Ом; l — длина проводника, м; s — поперечное сечение проводника, м². Из уравнения (2) имеем:

ρ=Rs/l. (3)

Полученное выражение показывает, что размерность, т. е. единица удельного сопротивления, выражается величиной [ρ]=0м м.

Единица удельной электрической проводимости, т. е. размерность ее, выражается обратной величиной x=1/(0м м) = Oм^-l•м^-l = Cм м^-1.

Повышение температуры на 1 К увеличивает удельную электрическую проводимость примерно на 2 - 2,5%. Это объясняется понижением вязкости раствора и уменьшением гидратации ионов, а для растворов слабых электро­литов увеличением их степени диссоциации.

Зависимость удельной электрической проводимости разбавленных раство­ров от температуры описывается эмпирическим уравнением

x_T = x₂₉₈ [1 + α (T - 298) +β (Т- 298)²];

(4)

β = 0,0163 (α - 0,0174),

где x₂₉₈ – удельная электрическая проводимость при 298 К; α и β - тем­пературные коэффициенты электрической проводимости. Коэффициенты α и β зависят от природы электролита: для сильных кислот α = 0,0164, для сильных оснований α = 0,0190, для солей α = 0,0220.

В растворах слабых электролитов диссоциация молекул электролита на ионы увеличивает объем раствора. Поэтому повышение давления в соответствии с принципом смещения подвижного равновесия Ле Шателье – Брауна уменьшает степень диссоциации электролита и, следовательно, электрическую проводимость. Заметное влияние на электрическую проводимость раствора слабого электролита оказывает только давление порядка сотен и тысяч атмо­сфер. Например, повышение давления до 2000 атм уменьшает x для уксусной кислоты на 40%.

При изучении электрической проводимости растворов целесообразно пользоваться молярной электрической проводимостью Λ, которая равна электрической проводимости объема раствора электролита, содержащего 1 г/моль растворенного вещества и находящегося между двумя параллель­ными электродами, расположенными на расстоянии одного метра друг от друга. Для слабых электролитов изменение молярной электрической проводимости от концентрации раствора связано в основном со степенью диссоциации и для сильных электролитов - с межионным взаимодействием.

Удельная и молярная электрические проводимости связаны между собой соотношением:

Λ = xV_м = x/c_м (5)

где V_м — число кубометров раствора, содержащего 1 г/моль электролита; С_м — концентрация электролита, выраженная в моль/м³. Для практических расчетов можно использовать также размерности в производных единицах СИ: [χ]=См см^-1; [Λ] = См см² •моль^-1; [с] = моль/л (моль/дм³). При этом вместо уравнения (5) получаем:

(6)

При вычислении молярной электрической проводимости нужно указывать формульную единицу, для которой она вычислена. Так, например, при 298 К в водном растворе при предельном разбавлении A(MgCl₂)=258 · 10⁴ См м² • моль^-1, но Λ (MgCl₂) = 129 • 10⁴См • м² моль^-1.

Молярная электрическая проводимость с уменьшением концентрации раст­вора увеличивается и при с → 0 стремится к некоторому предельному мак­симальному значению Λ_∞, которое называется молярной электрической про­водимостью при предельном (бесконечном) разбавлении. Например, для пре­дельно разбавленных растворов НС1, КС1 и NH₄OH значения Λ_∞, при 298 К соответственно равны 426 · 10⁴; 149,8 10⁴ и 271,4 10⁴ См м² моль^-1.

Зависимость молярной электрической проводимости от температуры мож­но представить уравнением:

Λ_Т = Λ₂₉₈ [1+α (T-298)], (7)

где Λ_Т и Λ₂₉₈ — молярные электрические проводимости при температуре Т = 298 К; α — температурный коэффициент электрической проводимости. Уравнение (7) справедливо для узкого интервала температур. Логарифмируя уравнение (6), получаем:

(8)

Беря производную по температуре от уравнения (8), находим:

, или (9)

Из уравнения (9) следует, что температурные коэффициенты удельной и молярной электрической проводимости одинаковы.

Рассмотрим зависимость молярной электрической проводимости раствора бинарного электролита от скорости движения ионов. Пусть электрический ток проходит через раствор бинарного электролита, помещенный в стеклянную трубку с поперечным сечением s м², причем расстояние между электродами равно l м и разность потенциалов между ними равна Е В. Обозначим через u'₊ и u'_- скорости движения катионов и анионов, м/с, а через с_м концентрацию раствора электролита, г/моль/м³. Если степень диссоциации электролита в данном растворе равна α, то концентрации катионов и анионов равны αс_м г/моль/м³. Подсчитаем количество электричества, которое переносится через поперечное сечение трубки за 1 с. Катионов за это время пройдет через сечение u'₊sαc_мг/моль и они перенесут u'₊sαc_мF Кл электричества, так как г/моль переносит количество электричества, равное числу Фарадея F. Анионы в об­ратном направлении перенесут u'_-sαc_мF Кл электричества. Сила тока I, т. е. общее количество электричества, проходящее через данное поперечное сечение раствора в 1 с, равна сумме количеств электричества, переносимого ионами в обоих направлениях:

I = (u'₊ + u'_-)sαc_мFu'₊ = u₊ (10)

Скорость движения ионов u'₊ и u'_- прямо пропорциональна напряженности поля E/l:

u'₊ = u₊ и u'_- = u_- (11)

где u₊ и u_- — абсолютные скорости ионов.

Абсолютной скоростью движения иона называется его скорость при единичном градиенте потенциала в 1 В м^-1; ее размерность [u_i] = В м² с^-1

Подставляязначения u'₊ = u' _- из уравнения (11) в (10), получаем

I = αF(u₊ + u_-) . (12)

С другой стороны, сопротивление R можно выразить через Λ. Учитывая, что из (11) ρ = 1/х и из (5) х = с_м Λ, получаем из (2) выражение R=l/(хs) = l/(c_мΛs). Из закона Ома

I = = Λ. (13)

Приравнивая правые части уравнений (12) и (13) и решая равенство относительно Λ, получаем

Λ= αF(u₊ + u_-) (14)

Для сильных электролитов α=1 и

Λ= F(u₊ + u_-) (15)

Произведения

Fu₊=λ₊ и Fu_-=λ_- (16)

Называются подвижностями ионов; их размерность [λ_и] = См м моль ^-1. Например, в водном растворе при 298 К подвижности катионов К ⁺, Ag⁺ и Mg²⁺ равны 73,5 · 10⁴; 61,9 · 10⁴ и 53,0 · 10⁴ См м² · моль^-1 и подвижности анионов С1^-1, SO₄^2- и СН₃СОО^- - 76,3 10⁴; 80,0 · 10⁴ и 40,9 · 10⁴ См м² моль^-1 соответственно.

Вводя значения λ₊ и λ_- в (14) и (15), получаем для слабых электролитов:

Λ= α(λ₊ + λ_-) (17)

и для сильных электролитов

Λ= λ₊ + λ_- (18)

Для предельно разбавленного раствора α = 1, поэтому

Λ_∞ = λ + λ (19)

где λ и λ - подвижности ионов при предельном разведении. Уравнение (19), справедливое как для сильных, так и для слабых электролитов, называется законом Кольрауша, согласно которому молярная электрическая проводимость при предельном разведении равна сумме подвижностей ионов при предельном разведении. Из уравнения (19) и (16) получаем:

Λ_∞ = F(u + u) (20)

где F – постоянная Фарадея; u и u - абсолютные скорости движения ионов при предельном разведении.

1.1.2. Эквивалентная электропроводность

Эквивалентная электропроводность λ [в см²/(г-экв Ом)вычис­ляется из соотношения:

(21)

где с — эквивалентная концентрация, г-экв/л.

Эквивалентная электропроводность — это элек­тропроводность такого объема (φ см³) раствора, в котором содержится 1 г-экв растворенного вещества, при­чем электроды находятся на расстоянии 1 см друг от друга. Учитывая сказанное выше относительно удельной электропроводности, можно представить себе погруженные в раствор параллельные электроды на расстоянии 1 см., имеющие весьма большую площадь. Мы вырезаем мысленно на поверхности каждого электрода вдали от его краев площадь, равную φ-см². Электропроводность раствора, заключенного между выделенными поверхностями таких электродов, имеющими площадь, равную φ- см², и есть эквивалентная электропроводность раствора. Объем раствора между этими площадями электродов равен, очевидно, φ-см³ и содержит один грамм-эквивалент соли. Величина φ, равная 1000/с см³/г-экв, называется разведением. Между электродами, построен­ными указанным выше способом, при любой концентрации электро­лита находится 1 г-экв растворенного вещества и изменение экви­валентной электропроводности, которое обусловлено изменением концентрации, связано с изменением числа ионов, образуемых грамм-эквивалентом, т. е. с изменением степени диссоциации, и с изменением скорости движения ионов, вызываемым ионной атмо­сферой.

Мольная электропроводность электролита — это произведение эквивалентной электропроводности на число грамм-эквивалентов в 1 моль диссоциирующего вещества.

На рис. 1 показана зависимость эквивалентной электро­проводности некоторых электролитов от концентрации. Из рисунка видно, что с увеличением с ве­личина λ уменьшается сначала резко, а затем более плавно.

Интересен график зависимо­сти λ от (2). Как видно из графика (Рис. 2), для сильных электролитов соблюдается медленное линейное уменьшение λ с увеличением , что соответ­ствует эмпирической формуле Кольрауша (1900);

λ= λ_∞ - А (22)

где λ_∞ - предельная эквивалентная электропроводность при бесконечном раз­ведении: с → 0; φ → ∞

Значение λ сильных электролитов растет с увеличением φ и ассимптотически приближается к λ_∞. Для слабых электролитов (СН₃СООН) значе­ние λ также растет с увеличением φ, но приближение к пределу и величину предела в большинстве случаев практически нельзя уста­новить. Все сказанное выше касалось электропроводности водных растворов. Для электролитов с другими растворителями рассмот­ренные закономерности сохраняются, но имеются и отступления от них, например на кривыхλ-с часто наблюдается минимум (аномальная электропроводность).

2. Характеристика уксусной кислоты

У́ксусная кислота (эта́новая кислота) — органическое вещество с формулой CH₃COOH. Слабая, предельная одноосно́вная карбоновая кислота. Производные уксусной кислоты носят название «ацетаты».

Уксусная кислота
Общие
Химическая формула	CH3COOH
Молярная масса	60,05 г/моль
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная жидкость
Плотность	1,0492 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	16,75 °C
Температура кипения	118,1 °C
Критическая точка	321,6 °C, 5,79 МПа
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	123,4 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	−487 кДж/моль
Химические свойства
pKa	4,75
Оптические свойства
Показатель преломления	1,372

2. Физические свойства

Ледяная уксусная кислота Уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость с характерным резким запахом и кислым вкусом. Гигроскопична. Неограниченно растворима в воде. Смешивается со многими растворителями; в уксусной кислоте хорошо растворимы органические соединения и газы, такие как HF, HCl, HBr, HI и другие. Существует в виде циклических и линейных димеров

• Давление паров (в мм. рт. ст.):
• 10 (17,1 °C)
• 40 (42,4 °C)
• 100 (62,2 °C)
• 400 (98,1 °C)
• 560 (109 °C)
• 1520 (143,5 °C)
• 3800 (180,3 °C)
• Диэлектрическая проницаемость: 6,15 (20 °C)
• Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с): 1,155 (25,2 °C); 0,79 (50 °C)
• Поверхностное натяжение: 27,8 мН/м (20 °C)
• Удельная теплоемкость при постоянном давлении: 2,01 Дж/г·K (17 °C)
• Стандартная энергия Гиббса образования Δ_fG⁰ (298 К, кДж/моль): −392,5 (ж)
• Стандартная энтропия образования Δ_fS⁰ (298 К, Дж/моль·K): 159,8 (ж)
• Энтальпия плавления ΔH_пл: 11,53 кДж/моль
• Температура вспышки в воздухе: 38 °C
• Температура самовоспламенения на воздухе: 454 °C
• Теплота сгорания: 876,1 кДж/моль

Уксусная кислота образует двойные азеотропные смеси со следующими веществами.

Вещество	tкип, °C	массовая доля уксусной кислоты
четыреххлористый углерод	76,5	3 %
циклогексан	81,8	6,3 %
бензол	88,05	2 %
толуол	104,9	34 %
гептан	91,9	33 %
трихлорэтилен	86,5	4 %
этилбензол	114,65	66 %
о-ксилол	116	76 %
п-ксилол	115,25	72 %
бромоформ	118	83 %

·

• Уксусная кислота образует тройные азеотропные смеси
• с водой и бензолом (t_кип 88 °C);
• с водой и бутилацетатом (t_кип 89 °C).

3. Получение

Уксусную кислоту можно получить окислением ацетальдегидакислородом воздуха. Процесс проводят в присутствии катализатора — ацетата марганца (II) Mn(CH₃COO)₂ при температуре 50-60 °С:

2 CH₃CHO + O₂ → 2 CH₃COOH

3. 1. В промышленности

3. 1. 1. Окислительные методы

Ранними промышленными методами получения уксусной кислоты были окисление ацетальдегида и бутана.

Ацетальдегид окислялся в присутствии ацетата марганца (II) при повышенной температуре и давлении. Выход уксусной кислоты составлял около 95 %.

Окисление н-бутана проводилось при температуре 150—200 °C и давлении 150 атм. Катализатором этого процесса являлся ацетат кобальта.

Оба метода базировались на окислении продуктов крекинга нефти. В результате повышения цен на нефть оба метода стали экономически невыгодными, и были вытеснены более совершенными каталитическими процессами карбонилирования метанола.

4. Химические свойства

Уксусная кислота обладает всеми свойствами карбоновых кислот. Связь между водородом и кислородом карбоксильной группы (−COOH) карбоновой кислоты является сильно полярной, вследствие чего эти соединения способны легко диссоциировать и проявляют кислотные свойства. В результате диссоциации уксусной кислоты образуется ацетат-ион CH₃COO⁻ и протон H⁺. Уксусная кислота является слабой одноосновной кислотой со значением pK_a в водном растворе равным 4,75. Раствор с концентрацией 1.0 M (приблизительная концентрация пищевого уксуса) имеет pH 2,4, что соответствует степени диссоциации 0,4 %.

Исследования показывают, что в кристаллическом состоянии молекулы образуют димеры, связанные водородными связями.

Уксусная кислота способна взаимодействовать с активными металлами. При этом выделяется водород и образуются соли — ацетаты.

Mg(тв) + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₂Mg + H₂

Уксусная кислота может хлорироваться действием газообразного хлора. При этом образуется хлоруксусная кислота.

CH₃COOH + Cl₂ → CH₂ClCOOH + HCl

Этим путем могут быть получены также дихлоруксусная (CCl₂COOH) и трихлоруксусная (CCl₃COOH) кислоты.

Уксусная кислота вступает во все реакции, характерные для карбоновых кислот. Она может быть восстановлена до этанола действием алюмогидрида лития. Уксусная кислота также может быть превращена в хлорангидрид действием тионилхлорида. Натриевая соль уксусный кислоты декарбоксилируется при нагревании со щелочью, что приводит к образованию метана.

5. Применение

70-80 % водный раствор уксусной кислоты называют уксусной эссенцией, а 3-6 % — уксусом. Водные растворы уксусной кислоты широко используются в пищевой промышленности (пищевая добавкаE260) и бытовой кулинарии, а также в консервировании.

Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, как растворитель (например, в производстве ацетилцеллюлозы, ацетона). Она используется в книгопечатании и крашении.

Уксусная кислота используется как реакционная среда для проведения окисления различных органических веществ. В лабораторных условиях это, например, окисление органических сульфидовпероксидом водорода, в промышленности — окисление пара-ксилола кислородом воздуха в терефталевую кислоту.

6. Безопасность

Пары уксусной кислоты раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Порог восприятия запаха уксусной кислоты в воздухе находится в районе 0,4 мг/л. ПДК в атмосферном воздухе составляет 0,06 мг/м³, в воздухе рабочих помещений — 5 мг/м³.

Действие уксусной кислоты на биологические ткани зависит от степени её разбавления водой. Опасными считаются растворы, в которых концентрация кислоты превышает 30 %.^[4] Концентрированная уксусная кислота способна вызывать химические ожоги, инициирующие развитие коагуляционных некрозов прилегающих тканей различной протяженности и глубины.

Токсикологические свойства уксусной кислоты не зависят от способа, которым она была получена. Смертельная доза составляет примерно 20 мл

3. Экспериментальная часть

Руководство по эксплуатации НПКД.421522.102 РЭ. Мультитест КСЛ-101.

1. Назначение

1.1. Назначение и область применения

1.1.1. Прибор предназначен для измерения удельной электрической проводимости (УЭП) жидкостей и общего солесодержания в пересчете на хлористый натрий (солесодержание).

По исполнению прибор относится к переносным полуавтоматическим широкодиапазонным цифровым измерительным прибором с температурной компенсацией. Вид питания – сетевое.

В состав кондуктометра могут входить первичные преобразователи проточного, погруженного или наливного конструктивного исполнения.

Способ взаимодействия электрических цепей первичного преобразователя с анализируемой жидкостью – контактный.

1.1.2. Прибор имеет один кондуктометрический и один термометрический измерительный канал.

1.1.3. Прибор может использоваться:

а) при кондуктометрическом титровании для определения точки эквивалентности;

б) как электронный термометр.

1.1.4. Области применения: промышленность, экология и охрана окружающей среды, очистные сооружения и водоподготовка, энергетика, химические технологии, биология, биохимия, пищевая промышленность, медицина, фармакология и другие.

1.2. Функциональные возможности

1.2.1. проведение измерений по кондуктометрическому каналу с одновременным измерением температуры.

1.2.2. Представление результатов измерения в величинах УЭП (мкСм/см, мСм/см) и солесодержание (мкг/л, мг/л, г/л).

1.2.3. Использование отключаемой системы автоматической температурной компенсации. Применение линейной или нелинейной температурной компенсации в зависимости от заданных параметров. Задание температуры приведения.

1.2.4. Автоматическое определение наличия константы ячейки первичного преобразователя, параметров встроенного датчика температуры. Возможность ручного ввода константы.

1.2.5. Автоматическое определение наличия датчика температуры, ручной ввод температуры при отключении датчика.

1.2.6. Возможность использования таймера в режиме измерения.

1.2.7. Сохранение настроек прибора и других параметров (введенная константа ячейки, выбранная размерность выводимой на индикатор величины, состояние введенные параметры температурной компенсации и другие) и восстановление их при включении прибора.

1.2.8. Подключение прибора к ЭВМ для передачи данных проведенных измерений и других параметров.

2. Основные технические данные и характеристики

2.1. Диапазон измерения (с первичным преобразователем, имеющим константу 1,000 1/см):

- УЭП, мСм/см от 0 до 200;

- солесодержание, г/ от 0 до 200;

- температуры от минус 10 до 120.

2.2. Пределы допускаемых значений основной погрешности (с первичным преобразователем, имеющим константу 1,000 1/см)

2.2.1. При измерении УЭП, в интервале:

- от 0 до 1 мкСм/см, не более 1%

- от 1мкСм/см до 200мСм/см, относительно не более 0,5%.

2.2.2. При преобразовании УЭП в значение солесодержание, в интервале:

- от 0 до 0,5 мкг/л, приведенная не более 1%

- от 0,5 мкг/л до 200 г/л, относительно не более 1%

3. Устройство

3.1.1. Прибор выполнен настольном исполнении. Корпус прибора выполнен из пластмассы.

3.1.2. Клавиатура расположена справа на лицевой панели прибора и предназначена для ввода информации. Клавиатура содержит цифровые клавиши, клавишу «.» (точка), клавишу «-» (минус), служебные клавиши СБРОС, ВВОД, ВЫХОД, «←» и «→» (выбор).

3.1.3. Жидкокристаллический знакосинтезирующий индикатор с подсветкой расположен слева на лицевой панели прибора и предназначен для вывода информации. Индикатор имеет две строки по 16 символов.

3.1.4. На боковой панели прибора, находится разъем «ДК» для подключения первичного преобразователя.

3.1.5. На задней панели расположены: кабель сетевого питания, выключатель сетевого питания, держатель предохранителя, разъемы для подключения датчика температуры и кабель связи с ЭВМ ( компьютером).

Для определения эквивалентной электропроводности сильных электролитов последовательным разбавлением готовят 7 растворов различных концентраций. Из исходного раствора уксусной кислоты с концентрацией 1 моль/л путём последовательного разбавления в мерных колбах на 100 мл приготовить растворы с концентрациями 1; 0,5; 0,25; 0,1; 0,05; 0,025; 0,0125 моль/л. Для этого пипеткой на 25 мл из исходного раствора перенести в мерную колбу на 50 мл и разбавить дистиллированной водой до метки, раствор тщательно перемешать. Из полученного раствора отобрать пипеткой 25 мл, перенести в другую мерную колбу на 50 мл и разбавить дистиллированной водой до метки. Так последовательным разбавлением приготовить все растворы. При переходе от одного раствора к другому пипетку вымыть дистиллированной водой и ополоснуть исходным раствором.

Измерив удельную электропроводность всех приготовленных растворов на мультитесте КСЛ - 101, рассчитать эквивалентную электропроводность. Результаты расчётов наносятся на график с координатами 1/λ и С*λ и экстраполяцией определяется предельная электропроводность . Экспериментальные значения необходимо сравнить с вычисленными по закону Кольрауша.

Для растворов CH3COONa, NaCl, HCl эквивалентная электропроводность находится так же как и для уксусной кислоты. Результаты расчётов наносятся на график с координатами и и экстраполяцией определяется предельная электропроводность . Экспериментальные значения необходимо сравнить с вычисленными по закону Кольрауша.

Обсуждение результатов

Определение эквивалентной электропроводности уксусной кислоты при бесконечном разбавлении графическим методом:

Таблица 1

Результаты определения электрической проводимости CH3COOH

С, моль/л	Χ,мСм/см	Λ*10-4 См*м2/моль	1/λ *10-4моль/ См*м2	(λ*С)* *10- 4См*м
1	1,524	1,524	0,066438	0,189
0,5	1,128	2,256	0,089928	0,278
0,25	0,821	3,284	0,127551	0,392
0,1	0,58	5,8	0,172414	0,58
0,05	0,392	7,84	0,304507	0,821
0,025	0,278	11,12	0,443262	1,128
0,0125	0,189	15,12	0,656168	1,524

1/λ *10^{- 4}моль/ См*м²

(λ*С)* *10^{- 4}См*м

Рис. 3. График зависимости 1/λ от λ*С для CH3COOH

(CH3COOH) = 333,3*10^{- 4}См*м²/моль

(CH3COOH) по Кольраушу = 390,7*10^{- 4}См*м²/моль

Определение эквивалентной электропроводности уксусной кислоты при бесконечном разбавлении аналитическим методом:

CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl

(CH3COOH)= (CH3COONa) + (HCl) - (NaCl)

Таблица 2

Результаты определения электрической проводимости NaCl

С, моль/л	Χ,мСм/см	√С, √моль/л	Λ*10-4 См*м2 /моль
1	70,52	1	70,52
0,5	35,49	0,707107	70,98
0,25	23,6	0,5	94,4
0,1	14,57	0,316228	145,7
0,05	8,382	0,223607	167,64
0,025	4,689	0,158114	187,56

0,0125

2,681

0,111803

214,48

1) λ= 1000*70,52/1=70520 мСм*см²/моль = 70,52 *10^-4 См*м²/моль

2) λ= 1000*35,49/0,5 = 70980 мСм*см²/моль = 70,98 *10^-4 См*м²/моль

3) λ= 1000*23,6/0,25 = 94400 мСм*см²/моль = 94,4 *10^-4 См*м²/моль

4) λ= 1000*14,57/0,1 = 145700 мСм*см²/моль = 145,7 *10^-4 См*м²/моль

5) λ= 1000*8,382/0,05 = 167640 мСм*см²/моль = 167,64 *10^-4 См*м²/моль

6) λ= 1000*4,689/0,025 = 187560 мСм*см²/моль = 187,56 *10^-4 См*м²/моль

7) λ= 1000*2,681/0,0125 = 214480 мСм*см²/моль = 214,48 *10^-4 См*м²/моль

Рис. 4. График зависимости эквивалентной электропроводности от концентрации в координатах λ от √С для NaCl.

(NaCl) = 164,5 *10^{- 4}См*м²/моль

Таблица 3

Результаты определения электрической проводимости HCl

С, моль/л	Χ, мСм/см	√С, √моль/л	Λ *10- 4 См*м2/моль
1	214,6	1	214,6
0,5	117,6	0,707107	235,2
0,25	69,64	0,5	278,56
0,1	37,03	0,316228	370,3
0,05	20,43	0,223607	408,6
0,025	10,96	0,158114	438,4
0,0125	5,547	0,111803	443,76

1) λ= 1000*214,6/1 = 214600 мСм*см²/моль = 214,6 *10^-4 См*м²/моль

2) λ= 1000*117,6/0,5 = 235200 мСм*см²/моль = 235,2 *10^-4 См*м²/моль

3) λ= 1000*69,64/0,25 = 278560 мСм*см²/моль = 278,56 *10^-4 См*м²/моль

4) λ= 1000*37,03/0,1 = 370300 мСм*см²/моль = 370,3 *10^-4 См*м²/моль

5) λ= 1000*20,43/0,05 = 408600 мСм*см²/моль = 408,6 *10^-4 См*м²/моль

6) λ= 1000*10,96/0,025 = 438400 мСм*см²/моль = 438,4 *10^-4 См*м²/моль

7) λ= 1000*5,547/0,0125 = 443760 мСм*см²/моль = 443,76 *10^-4 См*м²/моль

Рис. 5. График зависимости эквивалентной электропроводности от концентрации в координатах λ от √С для HCl.

(HCl) = 462,5 *10^{- 4}См*м²/моль

Таблица 4

Результаты определения электрической проводимости CH3COONa

С, моль/л	Χ, мСм/см	√С, √моль/л	Λ *10- 4 См*м2/моль
1	30,48	1	30,48
0,5	18,41	0,707107	36,82
0,25	10,34	0,5	41,36
0,1	5,588	0,316228	55,88
0,05	3,07	0,223607	61,4
0,025	1,598	0,158114	63,92
0,0125	0,844	0,111803	67,52

1) λ= 1000*30,48/1 = 30480 мСм*см²/моль = 30,48 *10^-4 См*м²/моль

2) λ= 1000*18,41/0,5 = 36820 мСм*см²/моль = 36,82 *10^-4 См*м²/моль

3) λ= 1000*10,34/0,25 = 41360 мСм*см²/моль = 41,36 *10^-4 См*м²/моль

4) λ= 1000*5,588/0,1 = 55880 мСм*см²/моль = 55,88 *10^-4 См*м²/моль

5) λ= 1000*3,07/0,05 = 61400 мСм*см²/моль = 61,4 *10^-4 См*м²/моль

6) λ= 1000*1,598/0,025 = 63920 мСм*см²/моль = 63,92 *10^-4 См*м²/моль

7) λ= 1000*0,844/0,0125 = 67520 мСм*см²/моль = 67,52 *10^-4 См*м²/моль

Рис. 6. График зависимости эквивалентной электропроводности от концентрации в координатах λ от √С для CH3COONa.

(CH3COONa) = 70,0 *10^{- 4}См*м²/моль

(CH3COOH) = 368*10^{- 4}См*м²/моль

(CH3COOH) по Кольраушу = 390,7*10^{- 4}См*м²/моль

Вывод

1. Составили краткий литературный обзор по электропроводности растворов.

2. Исследовали зависимости эквивалентной электропроводности раствора уксусной кислоты от разведения.

3. Построили графики зависимости λ*С от 1/λ для уксусной кислоты и λ от √С для сильных электролитов. Из первого графика графическим методом нашли (CH3COOH) = 333,3*10^{- 4}См*м²/моль. Из второго грфика аналитическим методом вычислили

(CH3COOH) = 368*10^{- 4}См*м²/моль

4. Экспериментальные значения сравнили с вычисленными по закону Кольрауша (CH3COOH) по Кольраушу = 390,7*10^{- 4}См*м²/моль

Список использованной литературы:

1. Краснов К.С. Физическая химия . М.: Высшая шк.,1988

2. Герасимов Я. И. и др. Курс физической химии. М.: Химия,1973. Т.1. 592 с.

3. Никольский Б.П. Физическая Химия. Л.: Химия, 1987

4. Кнорре Д.Г., Крылова Л.Ф. Физическая Химия. М.: Высшая шк.,1981

5. Мухленова И.П. Общая химическая технология. М.: Высшая школа.

6. Некрасов Б.В. Основы общей химии, т. 3. М.: Химия, 1970.

7. Фурмер И. Э., Зайцев В.Н. Общая химическая технология. М.: Высшая школа, 1978.

8.Химия. Большой энциклопедический словарь/Под ред. И. Л. Кнунянц. М, 1998. 292 с.

9. Физическая химия. Электрохимия: Метод. Указания к лаб. работам/ сост. Кольцов Н. И., Верхунов С. М., Андреева Э. В., Кузьмин М. В.Чебоксары: изд-во Чувашского ун-та, 2004.68 с.

10. Лурье Ю. Ю.Справочник по аналитической химии.М.: Высшая шк.,1989.448 с.

11. Киреев В. А. Краткий курс физической химии. М.: Высшая шк.,1978. 620 с.

12. Стронберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. М.: Высшая шк., 1999.527 с.

13. Краткий справочник физико-химических величин/ Под. ред. А. А. Равдаля, А. М. Пономаревой. Л.: Химия, 1983. 232 с.

17. Равич-Щербо М. И., Новиков В. В. Физическая и коллоидная химия. Учебник для мед.ин-тов. М.: Высшая шк.,1975. 255 с.