3. Визначення іонного добутку води

Для роботи необхідно: реохорд АВС; звуковий генератор ЗГ; на- вушники Т або осцилограф; посуд для визначення електропровідності і платинові електроди Б; мірна колба на 50–100 мл; піпетки мірні; магазин опору.

Для виконання цієї роботи використовується рівняння

.

Наприклад, при 291 К питома електропровідність чистої води дорівнює 4,41^.10^-6см^.м^-1. За даними таблиці, приведеної в попередній роботі, знаходимо

.

Одержавши концентрацію іонів Н⁺ та ОН^-

,

визначаємо іонний добуток води при 291 К:

.

Аналогічно визначається величина іонного добутку води при інших температурах. Результати експерименту та розрахунків записуються у вигляді таблиці:

Концен-трація	Опір розчину, Ом	Середній опір, Ом	Середня електро-пров. р-ну	Ємність опору посуди- ни			Кw

4.Визначення концентрації кислоти методом кондуктометричного титрування

Для роботи необхідно: 1н.; 0,1н. розчини NaOH; контрольний розчин кислоти; піпетка на 20–25 мл; мікропіпетка; провідники електричні – 5 шт.

В об’ємному аналізі для визначення кінця титрування застосовують кольорові індикатори. Ці індикатори можуть бути використані в тих ви- падках, коли необхідно титрувати забарвлені або мутні розчини, так як на фоні цих розчинів зміну кольору індикатора визначити неможливо.

У таких випадках особливо часто при нейтралізації слабких кислот і лугів “індикатором” служить електропровідність розчинів.

Вимірювання електропровідності розчинів знайшло широке прак- тичне застосування. Одним з них являється кондуктометричне титрування. Суть методу полягає в тому, що в процесі титрування одні йони в розчині заміняються іншими, рухливість яких інша, а відповідно змінюється і електропровідність розчину.

Рис. 1. Електрична схема для кондуктометричного титрування.

Визначаючи електропровідність розчину, можна розрахувати його кон-центрацію.

Оскільки електропровідність є величина обернена опорові, то для її визначення достатньо знайти опір розчину струмові, який проходить через нього. Опір визначається компенсаційним методом із застосуванням мос- тика Кольрауша, схема якого подана на рис.1, де АВС – реохорд; R – магазин опорів; Т – навушники або осцилограф; Б – посуд з розчином електроліту, електропровідність якого необхідно визначити; ЗГ – звуковий генератор; К – ключ.

При замиканні кола ключем струм від джерела струму розгалужу- ється, утворюючи 4 гілки опору: R_AC ,R_CB ,R_р-ну, R_маг.

У навушниках чується звук, а на екрані осцилографа спостерігається лінія. При переміщенні контакту по реохорду в одному і другому напрямах звук то посилюється, то послаблюється, лінія на екрані змінюється за величиною.

У момент, коли , струм у мостикуСД відсутній, що вияв- ляється повним зникненням звуку в навушниках, на екрані осцилографа буде точка.

Виходячи з поданого вище рівняння, можна визначити опір розчину

.

Знаючи опір розчину, розраховують електропровідність по формулі

.

При визначенні електропровідності користуються слабими струмами високої частоти: з цією метою використовується звуковий генератор.

Посуд, в який заливається розчин (електропровідність якого треба визначити), являє собою склянку з платиновими електродами (рис. 2). Для уникнення поляризації поряд з використанням струмів високої частоти збільшують поверхню електродів. З цією метою електроди платинуються.

Усклянку заливають 20–25 мл контрольного роз- чину кислоти і опускають електроди в кислоту. Поста- вивши рухомий контакт на поділках 0,25–0,3 м на реохорді, включають струм, користуючись ключемК. У такому положенні підбирають за допомогою магазину опору такий опір, при якому струм через навушники не проходить, тобто звук у навушниках відсутній або стає мінімальним, або на екрані осцилографа світиться точка.

Залишаючи опір магазину постійним при всіх наступних вимірюваннях, мікропіпеткою приливають порціями розчин NaOH. (Кількість розчину і концен-трація розчину NaOH вказується керівником занять).

Розчин у стаканчику помішують і рухомим контак- том знову знаходять мінімум звуку.

Мінімум звуку або точка на екрані з додаванням кожної порції лугу зміщується вліво до тих пір, поки кислота не буде повністю відтитрована. Після точки нейтралізації електропровідність розчину зростає, і тому ру- хомий контакт необхідно зміщувати вправо по лінійці.

Дослід вважається закінченим, коли одержано 5–6 вимірювань після точки нейтралізації.

Результати вимірювань записують у вигляді наступної таблиці:

Кіль-кість к-ти, мл	Конц. NaOH, мольекв/л	Кіль- кість NaOH, мл	Опір маг., Ом	Покази на лінійці, м		Опір розчину, Ом	Електро-провід. розчину, Ом–1
				АС	СВ

По даним таблиці будують графік залежності електропровідності розчину від кількості лугу, яка пішла на титрування кислоти. По графіку знаходять кількість розчину NaOH, необхідну для нейтралізації взятої кількості кислоти і за формулою знаходять концентрацію контрольного розчину кислоти ,

де N₁ – невідома концентрація кислоти;

V₁ – об’єм кислоти, взятий для досліду;

N₂ – концентрація розчину лугу;

V₂ – об’єм лугу, необхідний для відтитрування кислоти.