Entalpia reakcji - Pracownicy Uniwersytetu Łódzkiego

Transkrypt

1
ENTALPIA DYSOCJACJI SŁABEGO KWASU
Cel ćwiczenia: Wyznaczenie entalpii dysocjacji słabego kwasu przez pomiar przewodności w
kilku temperaturach. Do wyznaczenia entalpii dysocjacji słabego kwasu wykorzystuje się
równanie Arrheniusa oraz związek przewodności molowej () słabych elektrolitów z ich
stopniem dysocjacji () i prawo rozcieńczeń Ostwalda, z którego wyznaczamy stałe dysocjacji
kwasu w danej temperaturze (KT).
Sprzęt:
Odczynniki:
Konduktometr,
M roztwór
Termostat,
kwasu octowego
Termometr obejmujący zakres temperatur 25C - 60C,
Cylinder miarowy – 50 cm3,
Zlewki lub kolbki stożkowe- 50 cm3 - 2 szt.
Kolba stożkowa (Erlenmeyera) z szeroką szyjką –
100 cm3 lub 200 cm3, tryskawka.
Informacje wprowadzające:
Zdolność jonów roztworu elektrolitu do przewodzenia prądu nazywamy przewodnością
elektrolityczną, przewodnością elektrolityczną właściwą lub przewodnością elektrolityczną
molową.
Przewodność elektrolityczna G elektrolitu jest odwrotnością oporu elektrycznego (R) danego
roztworu.
Przewodność elektrolityczną własciwą  (kappa roztworu elektrolitu definiuje się jako
odwrotność oporu właściwego  ( = (R × S) / l ) próbki elektrolitu o przekroju S i grubości l.
Jednostką przewodności właściwej jest simens na metr [S/m] (1 S = 1 -1 (om-1)). Przewodność
elektrolityczna właściwa jest ilorazem współczynnika k = l/S do oporu elektrycznego (R)
elektrolitu:

Współczynnik k jest wielkością stałą dla danego układu pomiarowego zwaną: stała naczynka lub
pojemność oporowa. Stała naczynka jest to iloraz odległości między elektrodami do powierzchni
elektrod. Ze względu na rozpowszechnienie się elektrod zanurzeniowych spotyka się również
pojęcie – stała elektrody konduktometrycznej. Stała elektrody konduktometrycznej jest zwykle
podawana przez producenta elektrody.
Wykonanie ćwiczenia:
Instytut Biofizyki Uniwersytetu Łódzkiego, Chemia fizyczna-ćwiczenia
opracowały: dr hab. Anita Krokosz i dr Katarzyna Miłowska
2
1. Pomiary wykonywane są konduktometrem z elektrodą zanurzeniową. Elektroda posiada
wyznaczoną
przez
producenta
stałą
naczynka,
dlatego
wartością
mierzoną
jest
przewodnictwo właściwe [S/cm lub mS/cm].
2. Przygotować po 50 cm3 roztworów kwasu octowego o stężeniach 0,05 M i/lub 0,01 M.
3. Zmierzyć przewodnictwo właściwe wody destylowanej. W przypadku, gdy wskazania
miernika będą większe niż 30 S/cm elektrodę należy dokładnie przemywać wodą
destylowaną. W razie wątpliwości zapytać Prowadzącego ćwiczenia. Używane naczynia
muszą być starannie umyte, wypłukane wodą destylowaną i osuszone. Po każdym pomiarze
przewodności elektrolitu w danej temperaturze, elektrody konduktometru opłukać wodą
destylowaną i osuszyć delikatnie bibułą lub ligniną.
4. Do zlewki wysokiej o pojemnosci 50 cm3 wlać około 30-40 cm3 0,05 M kwasu octowego.
Przykryć zlewkę Parafilmem® lub folią aluminiową.
5. Czynności z punktu 3. wykonać dla 0,01 M kwasu octowego.
6. Włączyć termostat/łaźnię wodną i ustawić temperaturę 25C. Gdy temperatura w łaźni
wodnej jest wyższa ochłodzić ją dodając lód. W razie potrzeby odlać nadmiar wody z łaźni.
7. Umieścić zlewki z elektrolitem (CH3COOH) w łaźni wodnej w koszyku zabezpieczającym
przed wylaniem roztworów. Gdy temperatura w łaźni się ustali odczekać 10 min i zmierzyć
przewodnictwo właściwe  za pomocą konduktometru. Pomiar powtórzyć 3-krotnie dla
danej temperatury.
Konduktometr należy umieścić w roztworze zgodnie z instrukcją pracy aparatu i sprawdzić,
czy pomiędzy elektrodami nie ma pęcherzyków powietrza!! Wartość przewodnictwa
właściwego odczytać po jej ustaleniu na aparacie.
8. Pomiary przewodnictwa właściwego  powtórzyć dla temperatur 30C, 35C, 40C, 45C,
50C i 55C.
Po każdym pomiarze dla danej temperatury elektrody konduktometru opłukać wodą
destylowaną i osuszyć delikatnie bibułą.
9. Po zakończeniu pomiarów elektrodę należy przemywać wodą destylowaną, aż do momentu,
kiedy wskazania przewodnictwa będą nie większe niż uzyskane w punkcie (2).
Opracowanie wyników:
1. Przeliczyć temperatury pomiaru t na skalę temperatury bezwzględnej T.
2. Korzystając z równania:

, gdzie  [S/cm], c [mol/dm3], obliczyć
przewodnictwo molowe roztworu w badanych temperaturach.
3. Na podstawie empirycznej zależności przewodnictwa granicznego kwasu octowego od
temperatury obliczyć wartości przewodnictwa granicznego Λ0 w badanych temperaturach t
[C].
3
(
),
– przewodnictwo graniczne CH3COOH w temperaturze 25C.
gdzie:
4. Obliczyć stopień dysocjacji  roztworu kwasu octowego w każdej temperaturze na
podstawie wzoru:
5. W oparciu o prawo rozcieńczeń Ostwalda obliczyć stałą dysocjacji kwasu (Kc):
6. Wykreślić zależność:
( ). Wyznaczyć metodą najmniejszych kwadratów
współczynnik kierunkowy prostej
( ), a następnie entalpię reakcji dysocjacji ΔHdys
na podstawie równania Arrheniusa:
gdzie: A – stała,
,
R - stała gazowa 8,31
7. Obliczyć błąd wyznaczenia entalpii i przedyskutować wyznaczoną wartość entalpii
dysocjacji kwasu octowego.
8. Wykonać wykresy Λ=f(T) i =f(T). Przedyskutować wpływ temperatury na przewodnictwo
molowe Λ i stopień dysocjacji .
Tabela wyników:
Stężenie kwasu octowego: 0,05 M (taką samą tabelę wykonać dla stężenia 0,01 M)
T[ ]
T [K]
 
[
]
25
30
35
40
45
50
55
BMNKW [K] =
ΔHdys [J mol-1] =
[
]

Kc
ln Kc
4
ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI.
Cel ćwiczenia: Wyznaczenie iloczynu rozpuszczalności substancji trudno rozpuszczalnej przez
pomiar przewodności elektrolitycznej. Zapoznanie z podstawowymi zjawiskami związanymi z
przepływem prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów. Prawo Kohlrauscha.
Sprzęt:
Odczynniki:
Konduktometr, pehametr;
0,1; 0,01; 0,001 M roztwory KCl;
Cylinder miarowy – 50 cm3- 1 szt.
Stały CaCO3;
Zlewki - 50 cm3 - 3 szt.
Nasycony roztwór wodny CaCO3;
Kolba stożkowa (Erlenmeyera) z szeroką szyjką lub
zlewka wysoka – 100 cm3 lub 200 cm3
tryskawka
Informacje wprowadzające:
Przewodność elektrolityczna właściwa (konduktywność elektrolityczna) jest przewodnością
słupa cieczy o grubości 1 m i przekroju A = 1 m2. Jednostką przewodności właściwej jest simens
na metr [S∙m-1 lub -1 ∙m-1].
Ze stężeniem jonów znajdujących się w elektrolicie przewodność właściwa związana jest
zależnością:
 = ziF ui ci
(1)
gdzie:
ci – stężenie molowe i-tego jonu,
ui – ruchliwość elektrolityczna jonu,
zi – ładunek jonu,
F – stała Faradaya (96500 C∙mol-1)
Przewodnictwo roztworu jest sumą udziałów przewodnictwa wszystkich rodzajów jonów
znajdujących się w danym roztworze. Zależy więc od stężenia nie tylko tej substancji, która w
danym przypadku jest oznaczana. Jeśli jednak stężenie wszystkich pozostałych substancji
jonowych utrzyma się na stałym poziomie, to zmianę zmierzonego przewodnictwo roztworu
można łatwo powiązać ze zmianami stężenia oznaczanej substancji.
Dla niskich stężeń zależność przewodnictwa właściwego od stężenia ma charakter
prostoliniowy. W szerokim zakresie stężeń zależność przewodności właściwej od stężenia jest
opisana złożonymi funkcjami krzywoliniowymi.
Pomiary konduktometryczne wykonuje się w ustalonej temperaturze lub stosuje automatyczną
kompensację temperatury, ponieważ przewodność elektrolityczna rośnie nieznacznie przy
wzroście temperatury.
Ze względu na rozpowszechnienie się elektrod zanurzeniowych spotyka się również pojęcie –
stała elektrody konduktometrycznej.
Wartość k musi być wyznaczona dla każdego naczyńka konduktometrycznego (gdyż zależy od
kształtu, położenia i rozmiaru elektrod). Stała naczyńka (elektrody) jest również podawana przez
producenta naczyniek. Stałą k wyznacza się przez pomiar przewodności roztworu wzorcowego
KCl w różnym zakresie stężeń (np. 0,001 do 0,1 mol/dm3) i w różnych temperaturach. Stałą
konduktometryczną k oblicza się ze wzoru: k = 1/ 2 gdzie: 1 – teoretyczna przewodność
wzorcowego roztworu KCl, mS .cm-1, 2 – zmierzona przewodność wzorcowego roztworu KCl,
mS .cm-1.
5
Z pomiaru przewodnictwa właściwego można wyznaczyć rozpuszczalność soli trudno
rozpuszczalnych w wodzie. Pomiędzy przewodnictwem molowym (Λ) soli dysocjującej według
schematu:
MA  M z   A z  ,
a przewodnictwem właściwym () soli w roztworze nasyconym i rozpuszczalnością soli S (lub
stężeniem c) w molach na dm3, istnieje zależność:
 [ mS ]
2
m
[ Smol
]
1000c [ mol3 ]
(2)
dm
Nasycony roztwór trudno rozpuszczalnej soli można traktować jako nieskończenie rozcieńczony
i przyjąć jego przewodnictwo molowe za równe przewodnictwu granicznemu Λ0, które można
obliczyć z granicznych przewodnictw jonowych (z prawa Kohlrauscha):
   0  0  0
(3)
Przewodnictwo molowe zależy od stężenia ładunków c. Dla elektrolitów mocnych wpływ
stężenia na przewodnictwo molowe opisuje doświadczalna zależność Kohlrauscha:
  0  a  c
(4)
0
w której Λ jest molowym przewodnictwem granicznym, czyli przewodnictwem 1 mola
ładunków dowolnego znaku w roztworze nieskończenie rozcieńczonym:
0  lim 
(5)
c 0
Molowe przewodnictwo graniczne dla elektrolitów mocnych można wyznaczyć przez
ekstrapolację doświadczalnej zależności   f ( c ) .
Oznaczenie rozpuszczalności sprowadza się do pomiaru przewodnictwa soli w roztworze
nasyconym, które jest równe różnicy przewodnictwa roztworu i rozpuszczalnika
soli = roztworu– wody i do przeliczenia tego przewodnictwa na przewodnictwo właściwe  ( =
k∙ , gdzie k jest stałą konduktometryczną naczyńka do pomiarów przewodnictwa) lub pomiarów
przewodnictwa właściwego konduktometrem z zaprogramowaną wartością stałej naczynka soli
= roztworu– wody. Rozpuszczalność S (stężenie roztworu c) można wyznaczyć, łącząc wzory (2) i
(3):
(
)
Graniczne przewodności molowe kationu i anionu w temperaturze pomiaru znaleźć w tablicach
fizykochemicznych.
Iloczyn rozpuszczalności dla dowolnej soli trudno rozpuszczalnej o wzorze MmAn wyraża się
wzorem:
Gdy wartość iloczynu steżeń rozpuszczonych jonów jest równa iloczynowi rozpuszczalności
mamy do czynienia z roztworem nasyconym, czyli takim, w którym rozpuściła sie maksymalna,
dla danej temperatury, ilość substancji.
Gdy wartość iloczynu steżeń jonów jest mniejsza niż iloczyn rozpuszczalnosci w danym
roztworze mozna rozpuscic jeszcze dodatkowa ilosc substancji. Taki roztwór nazywa sie
roztworem nienasyconym.
6
Rozpuszczanie węglanu wapnia w wodzie przebiega zgodnie z równaniem:
( )
Jeśli zaniedbamy hydrolizę anionu węglanowego, otrzymujemy rozpuszczalność węglanu
wapnia 7.1x10-5 M, natomiast rzeczywista rozpuszczalność może być kilkadziesiąt razy większa
i zależy od pH roztworu.
Hydroliza anionu węglanowego przebiega zgodnie z równaniem reakcji:
Ujemny logarytm ze stałej dysocjacji kwasowej wynosi pKa=10,32; pKa + pKb = 14.
Rozpuszczanie węglanu wapnia w wodzie połączone z hydrolizą można zapisać:
( )
10. Pomiary wykonywane są konduktometrem z elektrodą zanurzeniową. Po podłączeniu
termopary, konduktometr będzie dokonywał automatycznej kompensacji temperatury
pomiaru do wartości 298 K.
Wszystkie roztwory powinny mieć temperaturę pokojową 20C - 25C! Jeśli jest inaczej
użyć łaźni wodnej do ustabilizowania temperatury roztworów.
Używane naczynia i elektroda oraz termopara muszą być starannie umyte, wypłukane
DOKŁADNIE wodą destylowaną i osuszone.
11. Zmierzyć 3-krotnie i zanotować przewodnictwo właściwe wody destylowanej.
12. Do zlewki wysokiej o pojemności 50 cm3 wlać około 30 cm3 0,001 M roztworu KCl.
Umieścić elektrodę i termoparę w roztworze. Po ustaleniu wartości odczytać 2.
13. Pomiary powtórzyć dla 0,01 M i 0,1 M roztworu KCl.
14. Przygotować nasycony roztwór węglanu wapnia poprzez umieszczenie około 100 mg stałego
CaCO3 w 50 cm3 wody destylowanej i mieszanie przez 10 min. Nierozpuszczony nadmiar
CaCO3 odsączyć na sączku. Zmierzyć przewodnictwo 2 nasyconego roztworu CaCO3.
Pomiar powtórzyć 5-krotnie.
Czujnik konduktometryczny należy umieścić w roztworze zgodnie z instrukcją pracy aparatu
i sprawdzić, czy pomiędzy elektrodami nie ma pęcherzyków powietrza!! Wartość
przewodnictwa właściwego odczytać po jej ustaleniu na aparacie.
15. Po zakończeniu pomiarów elektrodę należy przemywać wodą destylowaną, aż do momentu,
kiedy wskazania przewodnictwa będą nie większe niż uzyskane w punkcie (2).
16. Za pomoca pehametru zmierz pH nasyconego roztworu węglanu wapnia.
7
Opracowanie wyników:
9. Uwzględnić poprawkę
na
przewodność
wody
destylowanej
dla
wszystkich
analizowanych roztworów, np. soli = roztworu– wody.
10. Obliczyć stałą konduktometryczną k ze wzoru: k = 1/ 2 gdzie: 1 – teoretyczna
przewodność właściwa wzorcowego roztworu KCl, odczytana z tablic, 2 – zmierzona
przewodność wzorcowego roztworu KCl. Otrzymaną wartość stałej k uśrednić.
11. Obliczyć przewodność właściwą nasyconego roztworu węglanu wapnia 
 .
Obliczyć stężenie nasyconego roztworu węglanu wapnia w wodzie z zależności:
(
)
Wyznaczyć iloczyn rozpuszczalności
bez uwzględniania hydrolizy
jonów węglanowych. Następnie wyznaczyć iloczyn rozpuszczalności uwzględniając
hydrolizę jonów węglanowych.
12. Wyniki umieścić w tabeli. Przedyskutować otrzymane wyniki i czynniki wpływające na
niedokładność przeprowadzonych pomiarów.
Tabela wyników
Badany roztwór 2 (1) 2 (2) 2 (3)
2(śr)
woda
destylowana
CaCO3 nas.
0,1M KCl
0,01M KCl
0,001M KCl
Graniczne przewodności molowe jonów
Ca2+ - 0,0120 Sm2/mol;
OH - 0,0198 Sm2/mol;
- 0,0045 Sm2/mol;
- 0,0090 Sm2/mol;
2śr1
.
2śrH2O [S cm-1]
-
k
-

[S cm-1]
-
Ir
-
-
.
-
-3
12,88*10-3
-3
1,41*10
-4
1,46*10
w 298K:
Literatura
1. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A., Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN,
Warszawa 1982.
2.
Brdička R., Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1970.
3.
Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980.
4.
Koryta J., Dvořák J., Boháčková V., Elektrochemia, PWN, Warszawa 1980.
5.
Danek A., Chemia fizyczna, PZWL, Warszawa 1982.
8
WPŁYW RODZAJU KWASU NA SZYBKOŚĆ INWERSJI SACHAROZY
Zagadnienia: substancje optycznie czynne; pojęcia: światło spolaryzowane, kat skręcenia
płaszczyzny polaryzacji, skręcalność właściwa i molowa; cząsteczkowość a rzędowość reakcji
chemicznej; metody wyznaczania rzędowości reakcji, równania kinetyczne; kinetyka reakcji
pierwszo- i drugorzędowych kataliza homogeniczna, wyjaśnić mechanizm działania katalizatora.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałych szybkości reakcji inwersji sacharozy w obecności
kwasów: HCl (c = 1 mol/l) i H2SO4 (c = 0,5 mol/l), wyjaśnienie katalitycznego wpływu kwasu
na przebieg reakcji oraz oznaczenie jej rzędowości.
Odczynniki i sprzęt:
sacharoza
HCl (c = 1 mol/l)
H2SO4 (c = 0,5 mol/l)
cylinder miarowy (100 ml)
3 zlewki lub kolbki Erlenmayera (100 ml)
zlewka (150 ml),
naczyńko wagowe
Katalizowana przez jony H+ reakcja hydrolizy sacharozy (inwersji sacharozy) prowadzi do
równomolowej mieszaniny glukozy i fruktozy zgodnie z równaniem:
C12H22O11 + H2O→C6H12O6 + C6H12O6
sacharoza
glukoza
fruktoza
1. Odważyć w naczyńku wagowym 10 g sacharozy i rozpuścić ją w 50 ml wody destylowanej
(roztwór podstawowy) - roztwór jest przygotowany.
2. Przygotować próbkę zerową: do zlewki (lub kolby Erlenmayera) wlać 15 ml podstawowego
roztworu sacharozy, dodać 15 ml wody destylowanej i roztworem tym napełnić pierwszą rurkę
polarymetryczną w taki sposób, aby w rurce nie pozostawić pęcherzyka powietrza.
3. Zmierzyć trzykrotnie kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji tego roztworu za pomocą
polarymetru i obliczyć wartość średnią α0.
4. Przygotować próbkę z HCl: do drugiej zlewki wlać 15 ml podstawowego roztworu sacharozy
i dodać szybko 15 ml roztworu HCl, włączając jednocześnie stoper. Roztwór dokładnie
wymieszać.
5. Napełnioną tym roztworem rurkę polarymetryczną umieścić w polarymetrze i w chwili t = 10
min czasu trwania reakcji odczytać kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji αt .
6. W międzyczasie przygotować próbkę z H2SO4: do trzeciej zlewki wlać 15 ml podstawowego
roztworu sacharozy, szybko dodać 15 ml roztworu H2SO4 i włączyć w tym momencie drugi
stoper. Roztwór wymieszać.
7. Pomiary kąta skręcenia αt dla roztworu sacharozy katalizowanego przez roztwór HCl oraz
H2SO4 wykonać kolejno dla czasów t = 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 minut.
Dla każdego czasu t dokonać co najmniej trzy odczyty kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji αt,
a do obliczeń używać wartości średniej.
8. Uzyskane wyniki zamieścić w tabelach.
9
Tabela wyników
Katalizator: HCl (c = 1 mol/l)
t
[min]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
t
[s]
0
αt
[o]
kobl
[s-1]
--
ln
--
̅ obl [s-1] =
knum [s-1] =
Tabela wyników
Katalizator: H2SO4 (c = 0,5 mol/l)
t
[min]
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
t
[s]
0
αt
[o]
kobl
[s-1]
--
ln
--
̅ obl [s-1] =
knum [s-1] =
Opracowanie i dyskusja wyników pomiarów:
1. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła w momencie zakończenia reakcji inwersji α∞
obliczyć z następującej zależności empirycznej:
α∞ = - α0 (0,44-0,005tp)
gdzie: tp - temperatura pomiaru wyrażona w stopniach Celsjusza.
2. Na podstawie otrzymanych wartości: α0, αt, α∞ obliczyć wartość ln
i stałą szybkości kobl dla poszczególnych pomiarów w obu seriach badań korzystając
z zależności:
k = ln
(1)
3. Z uzyskanych wartości kobl wyznaczyć średnią wartość stałej szybkości reakcji inwersji ̅ obl
dla każdego z katalizatorów.
10
W obliczeniach uwzględnić czas trwania reakcji t wyrażony w sekundach.
Sporządzić wykres zależności ln
jako funkcji czasu t dla obu roztworów zawierających
różne katalizatory, wykorzystując dane zebrane w tabelach wyników.
Można zastosować następującą skalę: dla współrzędnej x = t przyjąć 1000 s = 2 cm, zaś dla
współrzędnej y = ln
przyjąć 0,02 = 1 cm.
5. Metodą najmniejszych kwadratów wyznaczyć współczynniki kierunkowe otrzymanych
prostych, które są w tym przypadku równe stałym szybkości knum. Uzyskane proste opisuje
bowiem zależność typu y = bx , na co wskazuje przekształcona postać równania (1):
ln
(2)
7. Otrzymane wartości stałych szybkości inwersji sacharozy: ̅ obl , i knum dla obu serii pomiarów
zamieścić w tabelach wyników i porównać je między sobą.
8. Na podstawie porównania wartości stałych szybkości i danych zawartych w tabeli wyników
wyjaśnić, który z kwasów (HCl czy H2SO4) jest lepszym katalizatorem i dlaczego.
9. Do sprawozdania dołączyć wykresy wykonane na papierze milimetrowym lub wydruki
komputerowe.
Literatura
1. A. Danek, „Chemia fizyczna", PZWL, 1978.
2. L. Sobczyk, A Kisza, „Chemia fizyczna dla przyrodników", PWN, 1975.
3. B. Filipowicz, W. Więckowski, „Biochemia" , t.1, PWN, 1986.
4. Chemia organiczna – podręcznik dowolny – rozdział dotyczący związków optycznie czynnych.
5. Fizyka – autor i podręcznik dowolny , rozdział dotyczący polaryzacji światła.
6. Praca zbiorowa, „Chemia fizyczna”, PWN, 2001, rozdział dotyczący katalizy
homogenicznej.
11
PĘCZNIENIE ŻELATYNY W WODZIE
Zagadnienia: struktura i właściwości układów koloidalnych; metody otrzymywania koloidów;
stopień dyspersji a trwałość koloidu; zależność koagulacji od potencjału elektrokinetycznego;
zależność pęcznienia od pH roztworu
Celem ćwiczenia jest zbadanie wpływu pH badanych roztworów wodnych na wielkość
pęcznienia żelatyny oraz wyznaczenie punktu izoelektrycznego żelatyny w roztworze wodnym.
Stopień pęcznienia żelatyny Sp wyrażony w procentach określa się następująco:
Sp 
mr
100%
mżel
(1)
gdzie: mr - masa pochłoniętego roztworu przez żelatynę, mżel - masa suchej żelatyny.
Minimalna wartość Sp świadczy o maksymalnym przestrzennym usieciowaniu struktury
żelatyny.
Odczynniki i sprzęt:
- 0,1 M CH3COOH,
- 0,1 M CH3COONa,
- żelatyna spożywcza
- szalki do odważek żelatyny,
- 7 zlewek (50 ml)
- lejek Buchnera,
- bagietka, bibuła/sączki, pęseta
- kolba ssawkowa
- pompka wodna
1. Przygotować roztwory buforowe mieszając ze sobą roztwory 0,1 M CH3COONa
i 0,1 M CH3COOH (Tabela 1).
2. Oznaczyć dokładnie wartości pH poszczególnych roztworów za pomocą pH-metru.
3. Na jednakowych szalkach Petriego umieścić po 1 g sproszkowanej żelatyny i dodać 20 ml
odpowiedniego roztworu buforowego. Delikatnie zamieszać i pozostawić w temperaturze
otoczenia do pęcznienia na 15 minut.
UWAGA! : Proces pęcznienia należy prowadzić jednocześnie w co najwyżej w dwóch
zlewkach (a nie od razu w siedmiu) w odstępach przynajmniej pięciominutowych, ze
względu na konieczność zachowania podobnych warunków pomiaru we wszystkich
roztworach.
Należy zachować jednakowy czas pęcznienia żelatyny dla wszystkich próbek, ponieważ
badanego procesu nie doprowadza się do stanu stacjonarnego. Zatem, w przeprowadzonym
eksperymencie miarą pęcznienia będzie ilość pochłoniętej wody przez żelatynę w określonym
czasie.
4. W celu oddzielenia roztworu od napęczniałej żelatyny należy zawartość szalek przenieść
ostrożnie do lejka i sączyć do kolbki przy użyciu pompki wodnej. Szybkość sączenia nie
może być zbyt duża, dlatego należy kontrolować ciśnienie wody, aby uniknąć spieniania sie
przesączu.
5. Ilość przesączu zmierzyć za pomocą cylindra miarowego (uprzednio wysuszonego lub dobrze
osączonego). Na tej podstawie określamy ilość pochłoniętego roztworu.
12
Tabela 1. Roztworów buforowe oraz wyniki pomiarów
Objętość
Nr
0,1 M
0,1 M
pH
przesączu
próbki CH3COOH CH3COONa
[ml]
[ml]
1
18
6
2
14
10
3
12
12
4
10
14
5
8
16
6
4
20
7
2
22
[ml]
Masa
pochłoniętego
roztworu [g]
Stopień
pęcznienia
pH
obliczone
[%]
Opracowanie wyników
1. Obliczyć masę roztworu pochłoniętego przez żelatynę dla każdej próbki, przyjmując gęstość
roztworu równą gęstości wody (1 g/cm3)
2. Obliczyć stopień pęcznienia żelatyny (Sp) dla każdej próbki z równania 1:
3. Sporządzić wykres zależności stopnia pęcznienia od pH roztworu [Sp = f(pH)].
4. Na podstawie wykresu określić pH, przy którym żelatyna wykazuje najmniejsza zdolność
pęcznienia i określić punkt izoelektryczny żelatyny na podstawie położenia minimum
uzyskanej funkcji. O czym ta wartość nas informuje i jakie są przyczyny tego zjawiska?
5. Oblicz pH buforu octanowego ze wzoru: pH = pKa +lg
gdzie: pKa – ujemny logarytm
stałej dysocjacji kwasu octowego, ca – stężenie molowe kwasu, csol – stężenie molowe soli
octanu sodowego dla każdej próbki.
6. Przedyskutować otrzymane wyniki porównując je z danymi literaturowymi.
Literatura
1. A. Danek, „Chemia fizyczna", PZWL, 1978.
2. Sobczyk L., Kisza A., Chemia fizyczna dla przyrodników, PWN, Warszawa 1981.
3. Warszawa 1982.
4. Barrow G.M., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1978.
5. Dutkiewicz E., Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa 1998.
6. Gumiński K., Wykłady z chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1973.
7. Chemia – podręcznik dowolny – rozdział dotyczący roztworów koloidalnych

Entalpia reakcji - Pracownicy Uniwersytetu Łódzkiego

Transkrypt

Podobne dokumenty

Ocena wpływu nowego wyrobu na bezpieczeństwo

FLOPAM EM 532

MALCLEAN TOP

LIGA Przyroda Plus – zadania z chemii – miesiąc grudzień 2016r

flopam™ an 910 sh

I Etap

flopam™ an 905 - Warszawa

CHEMIA

flopam fo 4400 ssh