Tabela 1.

nr kolbki

całkowita masa kwasu, m [g]

objętość NaOH, V [cm3]

stężenie kwasu w fazie (1), C1 [M]

stężenie kwasu w fazie (2), C2 [M]

1

0,11

2,8

0,007

0,038038

2

0,21

3,6

0,009

0,076981

3

0,305

4,8

0,012

0,112877

4

0,4

5,2

0,013

0,150773

Wykres1. Wykres zależności lnC1=f(lnC2)

Z wykresu otrzymujemy równanie prostej y=ax+b, gdzie:

a = 0,468

b = -3,448

stąd wynika, że:

·         Wartość wykładnika potęgowego n = 0,468

·         Wartość współczynnika podziału K wynosi

lnK=-3,448   →   K=e-3,448=0,0318

Scharakteryzować uzyskane wartości n oraz K równania   K=C1C2n

Na podstawie uzyskanych danych wyznaczono wartość wykładnika potęgowego n, która nie jest równa jedności. W naszym przypadku wynosi ona 0,468, co wskazuje na asocjację cząsteczek badanej substancji w fazie organicznej i dysocjację w fazie wodnej. Wartość współczynnika podziału K dla układu woda – toluen – kwas benzoesowy wynosi 0,0318. Świadczy to o tym, iż rozpuszczalniki zostały dobrze dobrane. Na współczynnik podziału substancji rozpuszczonej ma wpływ zjawisko asocjacji i dysocjacji. Mała wartość tego współczynnika świadczy o tym, że większość tej substancji znajduje się w warstwie organicznej, gdzie ulega częściowej asocjacji.

Obliczenie stopnia dysocjacji kwasu benzoesowego

Kd=1-α21-α

C1α2+Kdα-Kd=0

∆=Kd2+4C1∙Kd

α=-Kd+Kd2+4C1∙Kd2C1

Kd=6,46∙10-5

Tabela2.

lp.

m [g]

m1 [g]

m2 [g]

C1 [M]

C2 [M]

α

C1(1-α)

C2/[C1(1-α)]

1

0,11

0,0171

0,0929

0,007

0,038038

0,091562

0,006359

5,9816433

2

0,21

0,0220

0,1880

0,009

0,076981

0,081209

0,008269

9,3094549

3

0,305

0,0293

0,2757

0,012

0,112877

0,070729

0,011151

10,122375

4

0,4

0,0318

0,3682

0,013

0,150773

0,068052

0,012115

12,444845

Wykres 2. Wykres zależności

Z wykresu otrzymujemy równanie prostej y=ax+b, gdzie:

a = 955,4

b = 0,413

y=1k+2Kak2∙x

1k=0,413   →   k=2,421

2Kak2=955,4   →   Ka=2,4212∙955,42=2799,9

Celem ćwiczenia było określenie stężenia badanej substancji – kwasu benzoesowego w fazie wodnej układu toluen – woda, a następnie obliczenie współczynnika podziału K przy stałym ciśnieniu i temperaturze oraz współczynnika potęgowego n.

Wartość współczynnika podziału  K zależy od rodzaju składników układu (cieczy i substancji) oraz od temperatury, nie zależy od ilości substancji rozpuszczonej i objętości cieczy

Współczynnik podziału K wyznaczony w doświadczeniu, a następnie obliczony przez program wyniósł 0,0318. Uzyskany wynik świadczy o lepszej rozpuszczalności kwasu benzoesowego w toluenie i o dobrym doborze rozpuszczalników. W fazie organicznej kwas ulega asocjacji, a w fazie wodnej dysocjacji, co ilustruje schemat:

...