Константа диссоциации слабого электролита зависит от температуры, природы растворенного вещества и природы растворителя.

Согласно закона разбавления Оствальда константа диссоциации К определяется как

α2с

К 1 α ,

где С – концентрация электролита.

Так как для слабых электролитов α«1, то К = α2С.

Для определения удельной электропроводности электролита, нужно определить удельную электропроводность воды и вычесть ее значение из удельной электропроводности раствора. По значениям удельной электропроводности раствора слабого электролита рассчитывают его эквивалентную электропроводность, степень диссоциации и константу диссоциации.

Лабораторная работа № 15

Кондуктометрическое определение хлороводородной кислоты

Цель работы: кондуктометрически определить хлороводородную кислоту.

В работе для кондуктометрического титрования используется кондуктометр, который предназначен для определения электропроводности жидкостей [3]. Определение основано на взаимодействии кислот с раствором сильного основания NaOH. При взаимодействии сильной кислоты происходит понижение электрической проводимости раствора вследствие связывания высокоподвижных водородных ионов. После точки эквивалентности проводимость резко возрастает благодаря появлению в растворе гидроксильных ионов, обладающих высокой подвижностью. Объем щелочи V соответствует оттитровыванию HCl.

Посуда и реактивы:- NaOH – 0,1 М раствор;

-HCl – 0,5 М титрованный раствор;

-HNO3 – разбавленный раствор 1:1;

- колбы мерные – 50 мл и пипетки – 10 мл.

Аппаратура: установка для кондуктометрического титрования в комплексе с кондуктометром.

Выполнение работы:

1)подготовка прибора к работе. Собирают установку для кондуктометрического титрования. Промывают платиновые электроды. Для этого наливают в ячейку азотную кислоту (1:1) до полного погружения электродов и выдерживают их в растворе 2…3 мин. Затем кислоту сливают в склянку, в которой она хранится, а электроды и ячейку промывают под струей водопроводной воды, после чего дважды ополаскивают дистиллированной водой. Прибор включают в сеть и подготавливают его к работе. Бюретку моют и заполняют раствором

NaOH.

2)стандартизация раствора NaOH по HCl. В мерную колбу вместимостью 50 мл помещают 10 мл титрованного раствора HCl, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. Отбирают 10 мл полученного раствора в электролитическую ячейку, добавляют дистиллированную воду до полного погружения электродов, включают магнитную мешалку и начинают титрование, приливая по 0,5 мл раствора NaOH. После приливания каждой порции титранта измеряют электрическую проводимость в растворе, титрование продолжают до тех пор, пока не обнаружат излом на кривой титрования, после чего снимают показания еще в 4…5 точках. По полученным данным строят кривую титрования в координатах показания прибора - объем титранта. Находят объем титранта в точке эквивалентности и рассчитывают концентрацию раствора NaOH.

3)анализ исследуемого раствора. Исследуемый раствор,

содержащий HCl, помещают в мерную колбу вместимостью 50 мл и доводят до метки водой. Пипеткой отбирают 10 мл раствора в электролитическую ячейку, добавляют дистиллированную воду до полного погружения электродов и включают магнитную мешалку. Титруют раствором NaOH, приливая его порциями по 0,5 мл и в каждой точке записывая значения электрической проводимости раствора. Титрование прекращают после того, как будут обнаружен излом на кривой титрования. Строят кривую титрования, по которой находят V - объем титранта в точке эквивалентности при нейтрализации HCl.

Рассчитывают массу HCl во взятом на анализ образце.

Задания для защиты лабораторной работы «Кондуктометрическое определение хлороводородной кислоты»

1.Дайте общую характеристику электрохимическим методам анализа.

2.Расскажите о потенциометрическом методе.

3.Расскажите о кулонометрии.

4.Расскажите о вольтамперометрии.

5.Расскажите о кондуктометрии.

11.ИОННЫЙОБМЕН

Ионный обмен заключается в том, что некоторые вещества при погружении в раствор электролита поглощают из него катионы или анионы, выделяя в раствор эквивалентное число других ионов с зарядом того же знака [1, 2]. Между катионообменником и раствором происходит обмен катионов, междуанионообменником и раствором ‒ обмен анионов. К природным ионообменникам относятся глины и цеолиты. Синтетические ионообменники представляют собой высокомолекулярыые материалы. Почти все они имеют в качестве основы матрицу из сшитого полистирола. В качестве сшивающего реагента обычно применяют дивинилбензол (ДВБ). В матрице закреплены ионогенные группы ‒ у катионообменников кислотного характера (—SО3Н, —СООН, —ОН, —РО3Н2, —АsО3Н2), у анионообменников основного характера (—N(СН3)3+, =NН2+, ≡NН+ и др.).

Свойства ионообменника зависят от трех основных факторов: природы ионогенных групп; степени сшивания, характеризуемой процентом ДВБ; числа фиксированных ионов на 1 г ионообменника в данной ионной форме.

Если матрицу с фиксированным ионом обозначить R, обратимый процесс обмена противоионов на ионы раствора можно записать в виде реакций

R—H + Kt+ ↔ R—Kt + H+;

R—Cl + An- ↔ R—An + Cl-.

Экспериментально установлено, что для ионов одинакового заряда разная сорбция обусловлена размером гидратированного иона, например:

Li(I) < Na(I) < K(I) ≈ NH4+; Мg(II) < Са(II) < Со(II) ≈ Ni(II).

Ионообменник преимущественно сорбирует ион с наибольшим зарядом, если раствор разбавлен, и с наименьшим зарядом, если раствор имеет высокую концентрацию [1,2].

Современные представления о ионообменной селективности заключаются в следующем. Ионообменник рассматривают как концентрированный раствор электролита. От обычного концентрированного водного раствора он отличается тем, что ионы одного типа неподвижно закреплены на матрице ионообменника, и матрица изменяет структуру воды внутри ионообменника. Селективность ионного обмена определяется относительным сродством обменивающихся ионов к каждой фазе ‒ ионообменника и раствора. Сильное взаимодействие одного из ионов с фиксированными группами ионообменника не гарантирует высокой селективности ионообменника по отношению к этому иону, потому что данный ион может столь же сильно взаимодействовать с ионами или молекулами воды в растворе.

Например, если из двух ионов А и Б ион А гидратирован сильнее, чем ион Б, значит ион А при прочих равных условиях будет находиться в водной фазе, где имеется больше «свободных» молекул воды для его гидратации, чем в концентрированной фазе ионообменника. Значит, ион Б переходит в фазу ионообменника не потому, что он обладает каким-то особым сродством к этой фазе, а потому, что склонность иона А к гидратации выражена сильнее. Если к тому же ион А сильнее, чем ион Б, взаимодействует с ионами в растворе, селективность ионообменника по отношению к иону Б будет еще болыпе. При этом селективность определяется комплексообразованием иона А в растворе, а не взаимодействием иона Б с ионообменником. Если противоионы неодинаково взаимодействуют с фиксированными группами ионообменника, т.е. ион А взаимодействует с ними сильнее, то селективность ионообменника к иону Б понизится. При этом даже