Определение постоянной сосуда осуществляется как в предыдущем опыте.

Таблица 8

Определение растворимости и произведения растворимости малорастворимых солей

	Раствор	С, моль·дм3	L, См	, См·см-1	См·см-1	при беск. разб.	Раство­ри­мость	Произ­ведение раство­римости
1	Вода	0
2		0,01 н
3		Насыщ.
4		Насыщ.

2.5 Определение произведения растворимости малорастворимых солей (потенциометрия)

Теоретическая часть

Для определения произведения растворимости служат концентрационные цепи. Концентрационные электрохимические цепи состоят из электродов с одинаковыми потенциалопределяющими реакциями, которые отличаются друг от друга активностями участвующих в них веществ. В связи с этим концентрационные цепи делятся на две группы:

1. цепи, в состав которых входят 2 электролита с различной активностью ионов, например:

М | МА || МА | М

а₁ а₂

3. цепи с одним электролитом и с электродами, отличающимися по количественному составу, например, с амальгамными или газовыми:

а₁ а₂

Процессы, протекающие в концентрационных электрохимических цепях, удобно рассмотреть на примере цепи первой группы. Потенциалопределяющие реакции на обоих электродах одинаковы:

но вследствие различия в активностях ионов в растворах электродные потенциалы различны. Если а1 <а2, то согласно уравнению:

левый электрод будет иметь потенциал более отрицательный, чем правый. При отборе тока от концентрационной цепи на левом электроде идет растворение, а на правом – выделение металла. При этом изменяются активности ионов в растворах: а₁ возрастает, а₂ уменьшается.

Электрическая работа концентрационной цепи равна работе выравнивания активностей потенциалопределяющих ионов в растворах у электродов. В соответствии с этим Э.Д.С. цепи будет равна:

В рассмотренном примере электрохимической концентрационной цепи первой группы граница непосредственного контакта между растворами отсутствует – растворы соединены через солевой мост. Такие цепи называют концентрационными цепями без переноса ионов. Но если эти два раствора привести в соприкосновение, то на границе их раздела происходит прямой перенос ионов из одного раствора в другой, что влияет на величину Э.Д.С. цепи. Такие электрохимические системы называются концентрационными цепями с переносом ионов.

Изменения Э.Д.С. концентрационных цепей используются для определения ряда физико-химических характеристик электролитов и растворов: коэффициентов активности, чисел переноса ионов, растворимости труднорастворимых соединений и др.

Для определения произведения растворимости соли хлорида серебра потенциометрическим методом служит концентрационная цепь:

Правый электрод представляет собой электрод первого рода, его потенциал зависит от концентрации собственных ионов согласно уравнению:

где – нормальный электродный потенциал.

Левый электрод представляет собой электрод второго рода, он представляет собой металлический электрод из активного металла, погруженный в насыщенный раствор труднорастворимой соли этого металла, содержащий также легко растворимый электролит, который имеет общий анион с трудно растворимой солью. Потенциалопределяющую реакцию для этого электрода запишем в виде

потенциал этого электрода определяется уравнением:

Из уравнения видно, что потенциал этого электрода с осадком зависит от активности аниона, входящего в состав осадка.

С помощью электродов второго рода можно определить такую важную величину, как произведение растворимости K_S (ПР) труднорастворимого электролита. В насыщенном растворе электролита ,находящегося в равновесии с твердым электролитом (при Т=const):

где а⁺ и а^- - активности катиона и аниона труднорастворимого электролита; - число катионов и анионов, получающихся при диссоциации одной молекулы электролита. Э.Д.С. цепи определяют по уравнению:

,

_где

С учетом последнего равенства для цепи получим следующее выражение:

Решая это уравнение относительно K_S и зная Е, , легко рассчитать произведение растворимости соли.

Цель работы: Определить произведение растворимости малорастворимых солей сереб­ра методом потенциометрии

• измерить ЭДС гальванических элементов с различной концентрацией солей;

• рассчитать значение произведения растворимости исследуемой соли, полученной при различных измерениях;

• усреднить полученные значения и сравнить с данными приведенными в справочной литературе.

Оборудование и материалы: компьютер, два химических стакана (50 см³), две пипетки (10 см³), лабораторная посуда.

Реактивы: раствор AgNO₃, дистиллированная вода.

Ход работы

Перед проведением опыта поверхность электрода химически очищают от образовавшихся за время хранения оксидов и сульфатов. Для этого его обрабатывают концентрированным раствором аммиака.

Тщательно вымытые химические стаканы устанавливают в штатив. Наливают в них 20 мл раствора нитрата серебра AgNO₃. Устанавливают все датчики и электроды.

Алгоритм лабораторной работы

Подключить датчик к компьютеру: моно штекер в вход наушника, стерео штекер в линейный вход. Установить электроды в специальные держатели. Включить компьютер.

Тщательно вымыты химические стаканы на 50 см³ установить в штатив модуля и налить в каждый стаканчик примерно 20 см³ заранее приготовленного раствора нитрата серебра. Запустить на компьютере программу “Visual Analyzer”, в появившемся окне выбрать вкладку “Main”. Перед вами появится список функций. В подменю отметить Volt-meter. В окне данного режима отметить DC (постоянный ток), mV (милливольт). Нажать на кнопку On, программа начинает измерения.

В ходе проведения работы будет изменяться концентрация или состав раствора, поэтому устанавливается режим UC (усреднение данных).

После окончания измерения необходимо промыть электроды дистиллированной водой.

Оптимально количество снимаемых точек равно 1200. Именно при этом значении данные в окне Volt-meter стабилизируются.

Данные полученные в ходе эксперимента и рассчитанные в процессе выполнения лабораторной работы внести в таблицу.

Таблица 9

Определение произведения растворимости малорастворимых

CКХ, М	Е, В
0,5
0,25
0,125
0,0625
0,03125
0,015625
0,0078125
0,0039063