Загальна інформація
Опис
-56YbxDDR.avif)
Експериментальна установка
Розчинність і нерозчинність матеріалу в розчиннику дуже важлива. Фактично, це фундаментальне явище для зародження і продовження життя на Землі. Існують різні хімічні та фізичні взаємодії для того, щоб речовина була розчинною, малорозчинною та нерозчинною. На жаль, класифікація солей на малорозчинні та легкорозчинні не може бути здійснена на основі простого правила. Визначення добутку розчинності дозволяє класифікувати солі на розчинні, малорозчинні та нерозчинні. Застосовується наступне правило:
- Добуток розчинності великий → легкорозчинна сіль
- Добуток розчинності малий → погано розчинна (малорозчинна) сіль
Додаткова інформація (1/2)
Попередні знання
Студенти мають бути знайомі з солями, іонами, розчинністю та її одиницями. Крім того, вони мають уміти самостійно працювати з хімічними реактивами та бути знайомими з належними лабораторними методами.
Науковий принцип
Розчинність погано розчинних солей виражається як добуток розчинності, тобто добуток концентрації катіонів і аніонів у розчині, які перебувають у рівновазі з твердою сіллю. Ці концентрації можна визначити за допомогою вимірювань електропровідності.
Додаткова інформація (2/2)
Мета навчання
Студенти дізнаються, як визначити добуток розчинності, і, порівнюючи різні розчини та їхню провідність, дізнаються про основні закономірності та кореляції щодо добутку розчинності.
Завдання
1 Виміряйте електропровідність насичених водних розчинів солей фториду кальцію та карбонату кальцію за 25 °C.
2. За допомогою таблиці йонної провідності обчисліть добутки розчинності солей за їхньою електропровідністю.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки!
Теорія (1/3)
Погано розчинна сіль із загальною формою ( і - зарядові числа іонів) утворює аніони і катіони у водному розчині відповідно до: Через надмірне розведення константу рівноваги можна замінити добутком розчинності : На відміну від константи рівноваги добуток розчинності є функцією концентрації (ефект висалювання). Концентрація насичення розчиненої солі відбувається таким чином: .
Теорія (2/3)
Підстановка в рівняння (2) приводить до:
Таблиця 1: Іонна провідність при нескінченному розведенні
Іон Іонна провідність ,
119.0
55.4
138.6
Теорія (3/3)
Концентрація насичення може бути визначена кондуктометричним методом. Для цього використовуються іонні провідності для нескінченного розведення , (Таблиця 1):
де питома електропровідність розчину електроліту.
Після перестановки відповідно до отримаємо наступне:
Підставляючи в рівняння (4), тепер можна розрахувати добуток розчинності.
Обладнання
Підготовка та виконання роботи
Підготовка (1/2)
-5YIF7rSq.avif)
Експериментальна установка
1. Наповніть ванночку для термостата водою. Прикріпіть до штативу датчик SmartSense - Електропровідність (Cobra SMARTsense Conductivity) за допомогою затискачів. Підготуйте ще один затискач для колби Ерленмейєра, щоб датчик можна було занурити в розчин.
2. Помістіть термостат у воду і з'єднайте його з комплектом зовнішньої циркуляції.
3.Розчиніть 2 г і 2 г кожної в 50 мл дистильованої води в окремих колбах Ерленмейєра (перед зважуванням подрібніть солі товкачиком у ступці).
Підготовка (2/2)
Експериментальна установка
4.Підготуйте третю колбу Ерленмейєра з 50 мл дистильованої води та ще одну з 50 мл калібрувального стандартного розчину.
5.Проконтролюйте калібрування датчика Cobra SMARTsense - Електропровідність (Cobra SMARTsense Conductivity) і, за необхідності, відкалібруйте його.
Виконання роботи
- Помістіть у ванночку термостату дві колби з солями, нагрійте їх приблизно до 60 °C, а потім перемішуйте протягом 30 хвилин при кімнатній температурі на магнітній мішалці. Для проведення вимірювань встановіть термостат на температуру точно 25 °С і зрівноважте температуру в чотирьох колбах Ерленмейєра.
- За допомогою калібрувального розчину відкалібруйте датчик електропровідності. Виміряйте електропровідність дистильованої води та сольових розчинів, водночас вимірювальний датчик слід занурювати тільки в прозорі розчини, не збовтуючи і не перемішуючи тверду фазу.
- Перед кожним новим вимірюванням ретельно промивайте датчик електропровідності. Значення електропровідності дистильованої води слід відняти від значень електропровідності сольових розчинів.
Оцінка
Дані та результати
Виконайте розрахунок для обох солей із розділу "Теорія".
Приклад (експериментальні результати можуть відрізнятися):
Примітка:
На електропровідність розчинів сильно впливають навіть найдрібніші домішки і температура. Таким чином, під час вимірювання добутку розчинності карбонату кальцію виміряне значення спотворюється розчиненим діоксидом вуглецю з повітря. Унаслідок утворення гідрокарбонату розчинність збільшується, а отже, збільшується і електропровідність.