Обробка експериментальних даних

Константу швидкості розраховують за формулою:

,

де V – об’єм лугу, який пішов на титрування проби в певний момент часу τ; V_max – середнє значення об’єму лугу, який витрачається на титрування насиченого розчину бензойної кислоти.

Знаходять середнє значення k_сер..

Розраховані дані заносять у таблицю 10.1.

Будують графік залежності . За даними таблиці 10.1 роблять висновок щодо порядку гетерогенного процесу розчинення твердої бензойної кислоти у воді, записують його кінетичне рівняння, пишуть висновок щодо проведеної роботи.

Контрольні запитання

1. Який процес називається гетерогенним? Наведіть приклади гетерогенних процесів.

2. Чим визначається швидкість всього гетерогенного процесу?

3. Запишіть та прокоментуйте математичний вираз першого закону Фіка.

4. Розгляньте процес розчинення твердої речовини у розчині за умов стаціонарної дифузії.

5. Чому дорівнює швидкість процесу розчинення твердої речовини у розчині?

6. Запишіть рівняння для розрахунку константи швидкості процесу розчинення.

ЛІТЕРАТУРА: 2, с. 157 - 158; 3, с. 341 - 343; 4, с. 97 - 100.

Лабораторна робота № 11 електропровідність

Мета роботи. Визначити константу комірки для вимірювання електропровідності за допомогою стандартного розчину; визначити електропровідності розчинів сильних електролітів та розрахувати коефіцієнт електропровідності; визначити електропровідності розчинів слабких електролітів, розрахувати ступені їх дисоціації та підтвердити закон розведення Оствальда.

Основні теоретичні відомості

Електропровідністю називається здатність системи проводити електричний струм. Розчини електролітів є провідниками другого роду, в яких електричний струм переноситься іонами.

Опір будь-якого провідника прямо пропорційний його довжині l та обернено пропорційний площі перерізу S:

,

(11.1)

де – питомий опір (опір при l = 1 та S = 1) з розмірністю Омм.

Опір розчинів електролітів описується рівнянням:

,

(11.2)

де – питома електропровідність, яка характеризує електричну провідність об’єму розчину, що розміщений між двома паралельними електродами одиничної площі, розташованими на одиничній відстані один від одного. Розмірність в системі СДС – , в системі СІ – . Щоб перевести питому електропровідність з СДС у СІ, потрібно помножити її на 10².

З рівняння (11.2) випливає, що

,

(11.3)

де – константа комірки для вимірювання електропровідності, яка розраховується за рівнянням (11.3) після вимірювання опору комірки з розчином, для якого відомо .

Молярна (еквівалентна) електропровідність – це провідність об’єму розчину, що містить 1 моль (1 моль - екв) розчиненої речовини і знаходиться між двома паралельними електродами, розташованими на одиничній відстані один від одного:

,

(11.4)

де – розведення розчину (величина, обернена концентрації), що дорівнює об’єму розчину, в якому міститься 1 моль (1 моль-екв) електроліту. Якщо концентрація С виражена в , то

, .

(11.5)

В одиницях СІ концентрація виражається в , тоді

, .

(11.6)

Для 1-1 електролітів (однозарядний катіон і однозарядний аніон) молярна та еквівалентна електропровідності однакові. Із співвідношень (11.5) та (11.6) випливає, що .

Молярна (еквівалентна) електропровідність при розведенні розчину (тобто при зменшенні його концентрації) збільшується до певної межі , яка називається граничною молярною електропровідністю і відповідає повній дисоціації електроліту та відсутності міжіонної взаємодії. Для притаманна адитивність. За законом Кольрауша молярна (еквівалентна) електропровідність при нескінченному розведенні дорівнює сумі граничних іонних електропровідностей (рухливостей):

,

(11.7)

де – граничні іонні електропровідності катіона та аніона в нескінченно розведеному розчині. Це сталі величини при даній температурі, деякі з них наведено у таблиці 11.1.

Для розчину сильного електроліту певної концентрації

,

(11.8)

де – коефіцієнт електропровідності, який враховує взаємодію між іонами в розчині.

У розчинах слабких електролітів, де кількість іонів мала, . У цьому випадку відношення молярної (еквівалентної) електропровідності до електропровідності при нескінченному розведенні дорівнює ступеню дисоціації електроліту в розчині:

,

(11.9)

де  – відношення кількості молекул, що розклалися на іони, до початкової кількості молекул у розчині.

Таблиця 11.1 – Граничні іонні електропровідності

при 25 ⁰С

Катіон	,	Аніон	,
Н+	349,8	Сl -	76,3
Nа+	50,1	ОН -	198,3
К+	73,5	NО3 -	71,4
Аg+	61,9	НСОО -	54,6
NН4+	73,5	СН3СОО -	40,9

Якщо відома концентрація розчину слабкого електроліту та ступінь його дисоціації, можна визначити константу дисоціації слабкого електроліту К_д. Для 1-1 електролітів

, або .

(11.10)

Якщо ж замість концентрації розчину використати зворотну їй величину – розведення φ = , то отримаємо

.

(11.11)

Рівняння (11.10) та (11.11) носять назву закону розведення Оствальда.

Для того, щоб визначити питому електропровідність розчину, необхідно було б розмістити його в комірці з електродами одиничної площі та розташованими на одиничній відстані один від одного. На практиці користуються комірками з електродами будь-якого розміру, розташованими на будь-якій відстані, але спочатку визначають константу комірки = .

Константу комірки можна визначити, якщо виміряти в даній комірці опір розчину з відомою питомою електропровідністю . Як стандартний розчин можна застосувати хлорид калію.

Задача 1. Визначення константи комірки для вимірювання електропровідності розчинів