Лабораторна робота № 4. Визначення теплоти дисоціації слабкого електроліта

Мета роботи – визначити за даними кондуктометрічних вимірювань константу рівноваги та тепловий ефект реакції дисоціації слабкого електроліта.

Для слабких електролітів, котрі дисоціюють за схемою

АВ Аⁿ⁺ + B^n- (2.8),

константа рівноваги (константа електролітичної дисоціації)

(2.9),

або якщо замість концентрації С використовувати обернену їй величину – розведення V, тоді:

(2.10)

де α – ступінь дисоціації, тобто доля молекул, які розпалися на іони, від загальної кількості розчинених молекул (іонізованих та неіонізованих).

Рівняння (2.9) і (2.10) є законом розведення Оствальда.

Для слабких електролітів ступінь дисоціації можна розрахувати за співвідношенням

(2.11),

де λ – еквівалентна електрична провідність, а саме електропровідність об’єму електроліта, котрий містить 1 моль-екв розчиненої речовини, між двома паралельними електродами, які розташовані на відстані 1 м один від одного; λ₀ – еквівалентна електрична провідність при нескінченному розбавленні (гранична електропровідність).

Згідно з законом незалежного руху Кольрауша

λ₀ = λ₀₊ + λ_0- (2.12),

де λ₀₊ та λ_0- – іонні еквівалентні електропровідності при нескінченному розбавленні.

Величини λ₀₊ та λ_0- не залежать від природи та заряду інших іонів, котрі присутні в розчині, і залишаються незмінними при сталій температурі.

Залежність іонної еквівалентної електропровідності при нескінченному розбавленні від температури передається формулою:

(2.13),

де – іонної еквівалентна електропровідність при нескінченному розбавленні при 25ºС, β – температурний коефіцієнт електричної провідності, t – температура розчину, ºС.

Еквівалентну електропровідність розраховують за формулою:

(2.14),

де χ – питома електропровідність – електропровідність об’єму розчину між двома паралельними електродами площею 1 м² на відстані 1 м; С – концентрація електроліта.

Для визначення χ розчину, необхідно виміряти його електричний опір R, котрий пов’язан з питомою електропровідністю співвідношенням:

(2.15),

де l – відстань між електродами, а S – площа поперечного перерізу шара електроліта між електродами, а їх відношення l/S – стала комірки К.

Для визначення теплового ефекта хімічної реакції ΔΗ необхідна залежність константи рівноваги від температури, яку обробляють, користуючись рівнянням ізобари (ізохори) Вант-Гоффа (2.2). Якщо тепловий ефект реакції є сталим у вивчаємому інтервалі температур, то (2.2) трансформується у (2.3):

,

тобто графік lnK_c = f (1/T) є прямою, тангенс кута нахилу якої до осі абцис складає величину .

Якщо відомі лише дві константи рівноваги при двох температурах, то рівняння (2.3) перетворюється в (2.7).