Диссоциация слабых электролитов
Диссоциация слабой кислоты может быть представлена уравнением реакции:
RH = R- + H+,
где RH – кислота; R- - анион
Количественно процесс диссоциации можно охарактеризовать с помощью константы диссоциации и степени диссоциации. Величина константы не зависит от концентрации и определяется природой кислоты и температурой. В разбавленных растворах выражение для константы диссоциации имеет вид:
.
Степень диссоциации () зависит в отличие от константы от концентрации и показывает, какая доля молекул кислоты в растворе распалась на ионы:
,
где С - исходная концентрация кислоты в растворе.
Концентрация непродиссоциировавшей кислоты и продуктов диссоциации связаны со степенью диссоциации простыми соотношениями:
Степень диссоциации определяется величиной константы диссоциации и концентрацией кислоты в растворе:
.
В области малых степеней диссоциации, когда 1-1 это выражение можно упростить:
,
откуда следует:
.
Таким образом, для определения величин константы и степени диссоциации должен быть получен массив экспериментальных данных о зависимости концентрации ионов водорода от концентрации кислоты в растворе.
Описание работы Цель работы
Цель работы заключается в определении степени диссоциации уксусной кислоты, экспериментальной проверке взаимосвязи степени диссоциации с концентрацией, определении константы диссоциации, обсуждении пределов применимости упрощенного описания процесса диссоциации.
Работа может выполняться в двух вариантах. В первом определяется значение рН серии растворов, которые готовят приливая к точно отмеренному объему воды раствор кислоты из бюретки. Рекомендуется производить в результате добавления в стаканчик с дистиллированной водой раствора кислоты из бюретки. Установившееся значение рН считывается с экрана монитора и заносится в таблицу. Обработка результатов производится с помощью программы Excel.
Во втором варианте для достижения поставленных задач предлагается провести эксперимент, в котором будет непрерывно измеряться рН раствора, образующегося при медленном введении 0,1М раствора уксусной кислоты в определенный объем воды при помощи дозатора. Такая постановка эксперимента позволяет произвести достаточно большое число измерений рН растворов различной концентрации.
Выполнение работы с использованием дозатора
Собрать измерительную установку согласно схеме, приведенной на рисунке.
Установить в дозатор капилляр, обеспечивающий скорость истечения около 1 мл в минуту. Залить в дозатор 0,1М раствор уксусной кислоты и проверить скорость истечения как описано в работе “Потенциометрическое титрование” Изменить параметры контрольно-измерительной системы задав: Минимальное значение рН - 2 Максимальное значение - 7 Длительность эксперимента 40 минут
Промыть стаканчик для титрования, датчик рН и шток мешалки дистиллированной водой; в стаканчик налить 50 мл дистиллированной воды и измерить рН, включив контрольно-измерительную систему в режим измерений. Если рН воды существенно отличается от 7, что может быть связано с растворением в ней СО2, добавить в воду по каплям слабый раствор HCl, доведя рН до значения 4,5-4. Эта операция необходима для того, чтобы стабилизировать исходную концентрацию ионов водорода в растворе и нивелировать влияние растворения СО2.
Подготовить систему к включению (на экран должна быть выведена система координат с приглашением к включению).
Включить режим измерения одновременно повернув кран дозатора в положение “на капилляр” (эти операции очень важно произвести совершенно синхронно)
Наблюдать на экране монитора за изменением рН. После того, как эта величина изменится на одну единицу рН прекратить измерения нажав клавишу "Enter"”. Перевести кран дозатора в нейтральное положение.
Записать данные измерений в файл.