ΕΡΓΑΣΗΡΙΑ ΑΝΑΛΤΣΙΚΗ ΥΗΜΕΙΑ 1 ΑΝΑΦΟΡΑ 1 η ΣΙΣΛΟ ΠΕΙΡΑΜΑΣΟ: ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΣΡΙΑ Ηιίαο Αξθνύδεο ΑΜ: 79 Παπαληθνιάνπ Γηνλύζεο ΑΜ: 741 Σδηξάθεο Μαλώιεο ΑΜ: 753 16-10-003 ΕΙΑΓΩΓΗ Η κέηξεζε ηεο ειεθηξνιπηηθήο αγσγηκνκεηξίαο είλαη κηα από ηηο παιηόηεξεο θαη ηαπηόρξνλα απινύζηεξεο ειεθηξνρεκηθέο κεζνδνινγίεο. Σα ηόληα ελόο ειεθηξνιύηε κεηαθέξνπλ θνξηία, νπόηε άγνπλ ειεθηξηθό ξεύκα, κέζσ ηνπ όγθνπ ηνπ δηαιύηε. Λόγσ ηεο ζεξκηθήο ελέξγεηαο ηα κόξηα ελόο δηαιύηε, θαζώο θαη ηα επηδηαιπησκέλα ηόληα ζπγθξνύνληαη αθαηάπαπζηα κεηαμύ ηνπο, θαη έηζη θηλνύληαη κε ηξόπν ηπραίν, κε ζπλερείο αιιαγέο ηεο θαηεύζπλζεο θαη ηεο ηαρύηεηαο ηνπο. Όηαλ ζην δηάιπκα εθαξκνζηεί ειεθηξηθό πεδίν, ηα ηόληα αληηιακβάλνληαη ηε δύλακε θαη θαηεπζύλνληαη πξνο ην αληίζεηα θνξηηζκέλν ειεθηξόδην. Μηα από ηηο πξαθηηθέο εθαξκνγέο απηνύ ηνπ θαηλνκέλνπ είλαη θαη ε αγσγηκνκεηξηθή ηηηινδόηεζε, κεζνδνινγία πνπ ρξεζηκνπνηείηαη θαη ζην ζπγθεθξηκέλν πείξακα. ηελ αγσγηκνκεηξία νη κεηξήζεηο γίλνληαη κε ηε βνήζεηα δύν ειεθηξνδίσλ, θαηαζθεπαζκέλσλ από Pt θαηά θαλόλα. Σα ειεθηξόδηα ιεπθόρξπζνπ πξνηηκνύληαη έλαληη άιισλ πιηθώλ επεηδή ν Pt είλαη αδξαλήο, έρεη κηθξό έξγν κεηαθνξάο θαη δελ εκθαλίδεη θαηλόκελα πόισζεο. Σα ραξαθηεξηζηηθά απηά πξνζδίδνπλ αθξηβή απνηειέζκαηα, θαηά ηηο αγσγηκνκεηξηθέο κεηξήζεηο. Σν ξεύκα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη ελαιιαζζόκελν, ηνπ νπνίνπ ε ζπρλόηεηα κεηαβάιιεηαη, αλάινγα κε ην εύξνο ηεο κέηξεζεο, θαη θπκαίλεηαη από 80Hz έσο 0KHz. ΘΔΩΡΙΑ Η ειεθηξνιπηηθή αγσγηκόηεηα είλαη έλα κέηξν ηεο ηθαλόηεηαο ελόο δηαιύκαηνο λα κεηαθέξεη ειεθηξηθό ξεύκα. Γηαιύκαηα ειεθηξνιπηώλ άγνπλ ειεθηξηθό ξεύκα κε ηελ θίλεζε ησλ ηόλησλ θάησ από ηελ επίδξαζε εθαξκνδόκελνπ δπλακηθνύ. Σα ηόληα 1
θηλνύληαη κε ηαρύηεηεο νη νπνίεο εμαξηώληαη από ην κέγεζνο θαη ην θνξηίν ηνπο, ην κηθξνζθνπηθό ημώδεο ηνπ κέζνπ θαη ηελ έληαζε ηνπ εθαξκνδόκελνπ δπλακηθνύ. Όπσο θαη νη κεηαιιηθνί αγσγνί αθνινπζνύλ ην λόκν ηνπ Ohm. Δπνκέλσο γηα κηα εθαξκνδόκελε ηηκή δπλακηθνύ Ε, ε νπνία δηαηεξείηαη ζηαζεξή άιια ζε ηηκή ηέηνηα ε νπνία μεπεξλά ην δπλακηθό θαζίδεζεο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ειεθηξνιύηε, ην ξεύκα Ι, ην νπνίν αλαπηύζζεηαη κεηαμύ ησλ ειεθηξνδίσλ πνπ είλαη βπζηζκέλα ζην δηάιπκα, είλαη αληηζηξόθσο αλάινγν ηεο αληίζηαζεο πνπ εκθαλίδεη ην ειεθηξνιπηηθό δηάιπκα R. Σν αληίζηξνθν ηεο αληίζηαζεο R 1, νλνκάδεηαη αγσγηκόηεηα G, θαη εθθξάδεηαη ζε αληίζηξνθα Ohms ή,ζην ζύζηεκα κνλάδσλ SI, Siemens ( S). Η πξόηππε κνλάδα ηεο αγσγηκόηεηαο είλαη ε ειδική αγωγιμόηηηα κ, ε νπνία νξίδεηαη σο ην αληίζηξνθν ηεο αληίζηαζεο ζε ohms, πνπ εκθαλίδεη όγθνο πγξνύ πνπ πεξηθιείεηαη ζε θύβν αθκήο 1cm ζε κηα ζπγθεθξηκέλε ζεξκνθξαζία. Οη κνλάδεο κέηξεζεο ηεο εηδηθήο αγσγηκόηεηαο είλαη Ω -1 cm -1 ή S. cm Η παξαηεξνύκελε αγσγηκόηεηα ηνπ δηαιύκαηνο είλαη αληηζηξόθσο αλάινγε ηεο απόζηαζεο l κεηαμύ ησλ ειεθηξνδίσλ θαη αλάινγε ηνπ εκβαδνύ ηνπο S: 1 G R H εηδηθή αγσγηκόηεηα αλαθεξόκελε ζηνλ αξηζκό ησλ γξακκνηζνδπλάκσλ (n) ή ησλ γξακκνκνξίσλ (θ) αλά γξακκάξην, νλνκάδεηαη ιζοδύναμη (Λ) ή μοριακή (μ) αγωγιμόηηηα, γηα ηηο νπνίεο ηζρύνπλ νη ζρέζεηο: S l K θαη n Οη αλαιπηηθέο κεζνδνινγίεο ζηεξίδνληαη ζηε ζρέζε πνπ ζπλδέεη ηελ αγσγηκόηεηα θαη ηελ ζπγθέληξσζε δηαθόξσλ ηόλησλ θαζώο θαη ηηο δεδνκέλεο ηνληθέο αγσγηκόηεηεο. Η ειεθηξνιπηηθή αγσγηκόηεηα ελόο δηαιύκαηνο είλαη ην άζξνηζκα όισλ ησλ ζπλεηζθνξώλ από όια ηα ηόληα ηα νπνία είλαη παξόληα. Δμαξηάηαη από ηνλ αξηζκό ησλ ηόλησλ αλά κνλάδα όγθνπ ζην δηάιπκα θαη από ηελ ηαρύηεηα (επθηλεζία) κε ηελ νπνία θηλνύληαη θάησ από ηελ επίδξαζε κηαο εθαξκνδόκελεο ηηκήο δπλακηθνύ. εκαληηθή είλαη ε επίδξαζε ηεο ζπγθέληξσζεο ηεο νπζίαο ζηελ αγσγηκόηεηα ηνπ δηαιύκαηνο, όπσο θαίλεηαη από ηελ παξαθάησ ζρέζε: a 3 n,κε α = ζηαζεξά
Όζν έλα δηάιπκα ελόο ειεθηξνιύηε αξαηώλεηαη ηόζν ε εηδηθή αγσγηκόηεηα κεηώλεηαη. Τπάξρνπλ ιηγόηεξα ηόληα γηα λα άγνπλ ην ειεθηξηθό ξεύκα αλά cm 3 ηνπ δηαιύκαηνο. ε άπεηξε αξαίσζε ηα ηόληα ζεσξεηηθά είλαη αλεμάξηεηα ην έλα από ην άιιν θαη ην θάζε έλα ζπλεηζθέξεη ζηελ ζπλνιηθή αγσγηκόηεηα ζύκθσλα κε ηνλ ηύπν: όπνπ θαη άπεηξε αξαίσζε. είλαη νη ηνληθέο αγσγηκόηεηεο ηνπ θαηηόληνο θαη ηνπ αληόληνο ζε ε δηαιύκαηα ρακειήο αγσγηκόηεηαο ηα ειεθηξόδηα πξέπεη λα δηαζέηνπλ κεγάιν εκβαδόλ επηθάλεηαο θαη λα βξίζθνληαη ζε κηθξή απόζηαζε, ελώ γηα δηαιύκαηα πςειήο αγσγηκόηεηαο ην εκβαδόλ πξέπεη λα είλαη κηθξό θαη ηα ειεθηξόδηα απνκαθξπζκέλα ην έλα από ην άιιν. Γηα κηα δεδνκέλε θπςειίδα κε αθίλεηα ειεθηξόδηα ν ιόγνο S l Ιζρύεη όηη: k 1 R είλαη ζηαζεξόο θαη θαιείηαη ζηαθερά κσψελίδας θ. l S c R G c Γηα κεηξήζεηο αγσγηκόηεηαο ε θπςειίδα βαζκνλνκείηαη κε ηελ κέηξεζε ηνπ R όηαλ απηό πεξηέρεη πξόηππν δηάιπκα γλσζηήο αληίζηαζεο θαη έηζη ππνινγίδεηαη ε ζηαζεξά απηήο. Η αγσγηκόηεηα ησλ δηαιπκάησλ εμαξηάηαη από ηελ ζεξκνθξαζία. Αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο έρεη σο απνηέιεζκα ηελ αύμεζε ηεο ηνληθήο αγσγηκόηεηαο θαη γηα ηα πεξηζζόηεξα ηόληα αλαινγεί ζε % κε 3% αλά βαζκό. Γηα κεγαιύηεξε αθξίβεηα ζηηο κεηξήζεηο ε θπςειίδα αγσγηκόηεηαο είλαη ζθόπηκν λα βξίζθεηαη ζε πεξηβάιινλ ζηαζεξήο ζεξκνθξαζίαο, όπσο γηα παξάδεηγκα ζε πδαηόινπηξν. Βάζε ησλ όζσλ πξναλαθέξζεθαλ, είλαη θαλεξό όηη θάζε νπζία κπνξεί λα αλαιπζεί όηαλ βξίζθεηαη ζε θαζαξή κνξθή, ελώ ε αλάιπζε είλαη ζρεδόλ αδύλαηε όηαλ ην δηάιπκα πεξηέρεη αθαζαξζίεο. ηηο πεξηπηώζεηο απηέο ε αγσγηκνκεηξηθή ηηηινδόηεζε είλαη πνιύ ρξήζηκε δηόηη έηζη κπνξνύλ λα αλαιπζνύλ δηαθνξεηηθά ηόληα ζην ίδην δηάιπκα. Η κέζνδνο απηή βαζίδεηαη ζην όηη θαζώο έλαο ηηηινδόηεο πξνζηίζεηαη ζην δηάιπκα ε αγσγηκόηεηα πέθηεη κέρξη ην ηζνδύλακν ζεκείν θαη ζηε ζπλέρεηα απμάλεη μαλά ή παξακέλεη ζηαζεξή. Απηό έρεη σο απνηέιεζκα ην δηάγξακκα πνπ πξνθύπηεη λα έρεη έλα ζρήκα V θαη ην ηζνδύλακν ζεκείν λα αληηζηνηρεί ζην ζεκείν αιιαγήο ηεο κνλνηνλίαο ηνπ γξαθήκαηνο. 3
ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΟ ΜΕΡΟ Σν πείξακα κέξνο ρσξίδεηαη ζε 3 κέξε. Οη δηαδηθαζίεο απηέο είλαη: Α) ην πξώην κέξνο γίλεηαη κηα δηαδηθαζία γηα ηνλ πεηξακαηηθό πξνζδηνξηζκό ηεο ζηαζεξάο ηεο θπςέιεο (c). Δξγαδόκαζηε σο εμήο: Παξαζθεπάδνληαη ηξία δηαιύκαηα ησλ 100ml KCl ( Μ.Β = 74,56 gr/mol ) ζπγθέληξσζεο όζν πην θνληά γίλεηαη ζηελ ηηκή 0,01 Μ. ε 3 πνηήξηα δέζεσο πνπ πεξηέρνπλ 100 ml απηνληζκέλνπ λεξνύ δηαιύνληαη 0,0744, 0,0746 θαη 0,0746 gr KCl. Ξεπιέλεηαη θαιά ε ζπζθεπή πξηλ από θάζε κέηξεζε θαη απνκαθξύλνληαη νη ζηαγόλεο ηνπ λεξνύ. Βπζίδεηαη ην ειεθηξόδην ζην θαζέλα δηάιπκα KCl θαη αθνύ επέιζεη ζεξκηθή ηζνξξνπία, θαηαγξάθεηαη ε ηηκή ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη ηεο αγσγηκόηεηαο. Β) ην δεύηεξν κέξνο ηεο πεηξακαηηθήο δηαδηθαζίαο πξνζδηνξίδεηαη ε ζπγθέληξσζε ηνπ BaCl. Δξγαδόκαζηε σο εμήο: Παξαζθεπάδνληαη κε αθξίβεηα 100ml δηαιύκαηνο 0,1Μ Na SO 4 ( Μ.Β = 14,04 gr/mol ), δηαιύνληαο όπσο πξνέθπςε 1,4181 gr Na SO 4 ζε 100 ml απηνληζκέλν λεξό. ηελ ζπλέρεηα παξαζθεπάδνληαη 00 ml δηαιύκαηνο 0,01Μ BaCl ( Μ.Β = 44,6 gr/mol ( ρξεζηκνπνηήζεθε BaCl.H Ο ) ), δηαιύνληαο 0,4816gr BaCl.H O ζε 00 ml απηνληζκέλν λεξό. Αθνύ παξαζθεπαζηνύλ ηα δηαιύκαηα, ηόηε ηηηινδνηνύληαη αξγά 50 ml δηαιύκαηνο πεξίπνπ 0,01Μ BaCl κε δηάιπκα 0,1Μ Na SO 4. Η ηηηινδόηεζε γίλεηαη πξνζζέηνληαο ζηαδηαθά πνζόηεηα 0,5ml από ην δηάιπκα ηνπ Na SO 4 ζην δηάιπκα ηνπ BaCl. Καηά ηελ δηάξθεηα ηεο θάζε πξνζζήθεο πεξηκέλνπκε λα επέιζεη ηζνξξνπία ζην δηάιπκα θαη θαηαγξάθεηαη ε ηηκή ηεο αγσγηκόηεηαο. Οη ηηκέο απηέο είλαη αλεγκέλεο ζε ζεξκνθξαζία 5 ν C. Οη ηηκέο ησλ κεηξήζεσλ πνπ πήξακε από ηελ ηηηινδόηεζε παξαηίζεληαη ζε πίλαθεο ζην ηκήκα: απνηειέζκαηα-αλάιπζε. Γ) ην ηξίην κέξνο ηεο πεηξακαηηθήο δηαδηθαζίαο γίλεηαη ν πξνζδηνξηζκόο ηεο ζπγθέληξσζεο αγλώζηνπ πδαηηθνύ δηαιύκαηνο CaSO 4 από κεηξήζεηο αγσγηκόηεηαο γλσζηώλ δηαιπκάησλ. Δξγαδόκαζηε σο εμήο: Παξαζθεπάδνληαη 4 δηαιύκαηα ησλ 100 ml πνπ πεξηέρνπλ από 0,1 κέρξη,0 gr/lt CaSO 4. Οη αθξηβείο πνζόηεηεο ησλ δηαιπκάησλ πνπ παξαζθεπάζηεθαλ θαη νη ηηκέο πνπ παίξλνπκε από ηελ κέηξεζε ηεο αγσγηκόηεηαο θαζώο θαη νη αληίζηνηρεο γηα ην άγλσζην είλαη νη εμήο: 4
Eύξεζε ηεο C αγλώζηνπ CaSO 4 Από κεηξήζεηο αγσγηκόηεηαο Βαξνο G (κs) (gr) Γείγκα 0,0101 137 Α Γείγκα 0,0707 750 Β Γείγκα 0,1456 1370 Γ Γείγκα 0,1996 1744 Γ Άγλσζην 0,1438 1316 Όιεο νη κεηξήζεηο πάιη έρνπλ αλαρζεί από ηε ζπζθεπή ζε ζεξκνθξαζία 5 0 C. ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΑ-ΑΝΑΛΤΗ Α) Εύρεζη ηης ζηαθεράς ηης κσψελίδας ( c ): Η ζεσξεηηθή ηηκή ηεο εηδηθήο αγσγηκόηεηαο γηα ηνλ ππνινγηζκό ηεο ζηαζεξάο ηεο θπςέιεο, ππνινγίδεηαη από ηελ αθόινπζε εμίζσζε G εηδ. = 746,1818 + 6,63636 ζ( 0 C) όπνπ G εηδ. ε ζεσξεηηθή ηηκή ηεο εηδηθήο αγσγηκόηεηαο γηα ζεξκνθξαζία ζ ( 0 C). ηε ζπλέρεηα ππνινγίδεηαη ε ζηαζεξά ηεο θπςέιεο, ε νπνία είλαη ην πειίθν ηεο ζεσξεηηθήο ηηκήο G εηδ. πξνο ηελ πεηξακαηηθή ηηκή ηεο αγσγηκόηεηαο G ε νπνία κεηξάηαη γηα ην θάζε δηάιπκα κε ηε βνήζεηα ηνπ αγσγηκνκέηξνπ. Γηα ηελ 1 ε κέηξεζε ην δηάιπκα έρεη αγσγηκόηεηα G = 1334 κs ζε ζεξκνθξαζία ζ =, C, ε ηηκή ηεο G εηδ. θαη ε ζηαζεξά ηεο θπςέιεο c ππνινγίδνληαη σο εμήο: G εηδ. = 746,1818 + 6,63636, G εηδ. = 1337 κscm -1 G c G εηδ. 1337 κs cm 1334 κs 1 c 1,00cm Οκνίσο γηα ηα ππόινηπα δηαιύκαηα ηα G είλαη 1,004 (1,003709) θαη 1,001 (1,001486). 1 5
Οη ηηκέο πνπ κεηξώληαη πεηξακαηηθά, νη αληίζηνηρεο ηηκέο ηεο ζεξκνθξαζίαο ησλ δηαιπκάησλ, νη ζεσξεηηθέο ηηκέο G εηδ θαη νη αληίζηνηρεο ηηκέο ηεο ζηαζεξάο ηεο θπςειίδαο παξαηίζεληαη ζηνλ παξαθάησ πίλαθα: Δύξεζε ηεο ζηαζεξάο θπςειίδαο (C) Βάξνο gr C Aγσγηκόηεηα T ( C) G ζεσξ C (cm -1 ) (mol/lt) (κs) Γείγκα 0,0744 0,009979 1334, 1337 1,00 Α Γείγκα 0,0746 0,010005 1348,8 1353 1,004 Β Γείγκα Γ 0,0746 0,010005 1346,6 1348 1,001 Η κέζε ηηκή γηα ηε ζηαζεξά ηεο θπςειίδαο όπσο ππνινγίδεηαη από ηηο παξαπάλσ ηξεηο ηηκέο είλαη ελώ ε ηππηθή απόθιηζε είλαη : s 3 i1 c i c N 1 1,00 1,004 1,001 c 1,003cm 3 s 0,00 0,001 0,004 1 1 0,00153cm Δπνκέλσο, ε ηηκή γηα ηε ζηαζεξά ηεο θπςέιεο είλαη c = 1,003 0,00153 cm -1 Β) Εύρεζη ηης σγκένηρωζης ηοσ BaCl Η ζπγθέληξσζε ηνπ δηαιύκαηνο BaCl πξνζδηνξίδεηαη κε νγθνκέηξεζή ηνπ κε πξόηππν δηάιπκα Na SO 4 0,1M (ηηηινδόηεο). Οη ηηκέο ηεο αγσγηκόηεηαο πνπ ππνινγίζηεθαλ θαηά ηελ ηηηινδόηεζε γηα ζπγθεθξηκέλνπο όγθνπο ηηηινδόηε, θαζώο θαη νη αληίζηνηρνη όγθνη ηηηινδόηε πνπ πξνζζέηνληαλ, παξνπζηάδνληαη ζηνλ πίλαθα: 6
Δύξεζε ηεο ζπγθέληξσζεο BaCl κε ηηηινδόηεζε από Νa SO 4 Μ.Β. Bαξνο C (mol/lt) (gr) Na SO 4 14,04 1,4181 0,0099838 BaCl 44,8 0,4816 0,0985755 ml Na SO 4 G (ms) 0,5,18 1,13 1,5,09,06,5,0 3 1,98 3,5 1,95 4 1,9 4,5 1,90 5,01 5,5,17 6,3 6,5,46 7,60 7,5,77 Με βάζε ηηο ηηκέο ηνπ παξαπάλσ πίλαθα θαηαζθεπάζηεθε ην δηάγξακκα ηεο πεηξακαηηθά κεηξνύκελεο αγσγηκόηεηαο σο πξνο ηνλ όγθν ηνπ ηηηινδόηε πνπ πξνζηίζεηαη. Από ην δηάγξακκα απηό πξνζδηνξίδεηαη ην ηζνδύλακν ζεκείν, ην νπνίν είλαη ην ζεκείν όπνπ ηέκλνληαη νη δπν επζείεο. 7
ms/cm (conductivity) 3.0.8.6.4 Y = A + B * X ------------------------------------------------------------ A.0679 0.00507 B -0.07357 0.0001 R SD N P --------------------------------------- -0.99778 0.0065 8 <0.0001 --------------------------------------- Y = A + B * X A 0.5048 0.079 B 0.9886 0.00433 R SD N P ----------------------------- 0.99958 0.00905 6 <0.0001..0 1.8 0 1 3 4 5 6 7 8 ml Na SO 4 Από ηελ επίιπζε ηνπ ζπζηήκαηνο ησλ εμηζώζεσλ ησλ επζεηώλ πνπ θαίλνληαη ζην δηάγξακκα, πξνζδηνξίζηεθε όηη ζην ηζνδύλακν ζεκείν ν όγθνο ηνπ ηηηινδόηε (Na SO 4 ) είλαη V = 4,5 0,07 (4,5786) ml. Δπνκέλσο ε αγσγηκόηεηα ηνπ ηζνδύλακνπ ζεκείνπ ηνπ δηαιύκαηνο BaCl είλαη 1,87 ms/cm. To ζθάικα ηνπ όγθνπ V ππνινγίζηεθε κε ην ηεηξάγσλν ηνπ ηέιεηνπ δηαθνξηθνύ ηνπ. Η αληίδξαζε πνπ γίλεηαη είλαη: Na SO 4 + BaCl NaCl + BaSO 4 Από ηε πξώηε θηόιαο πξνζζήθε ηηηινδόηε άξρηζε λα εκθαλίδεηαη ην αδηάιπην BaSO 4. Από ηε ζηνηρεηνκεηξία ηεο αληίδξαζεο πξνθύπηεη όηη: moles( Na SO 4 ) = moles( BaCl ) CNa SO V 4 NaSO C 4 BaCl V BaCl 0,0998381 4,5 = C x 50 C x = 0,0090 M είλαη ε ζπγθέληξσζε ηνπ BaCl, όπσο ππνινγίζηεθε από ηελ νγθνκέηξεζε. Γ) Εύρεζη ηης ζσγκένηρωζης άγνωζηοσ διαλύμαηος CaSO 4 Η ζπγθέληξσζε ηνπ άγλσζηνπ δηαιύκαηνο CaSO 4 ζα πξνζδηνξηζηεί από ηελ θακπύιε αλαθνξάο, ε νπνία θαηαζθεπάδεηαη από κεηξήζεηο αγσγηκόηεηαο 8
G µs δηαιπκάησλ ηνπ γλσζηώλ ζπγθεληξώζεσλ. Παξαθάησ θαίλνληαη νη πίλαθεο κε ηηο ζπγθεληξώζεηο ησλ γλσζηώλ δηαιπκάησλ θαη ηηο αληίζηνηρεο ηηκέο ηεο αγσγηκόηεηαο γηα θάζε δηάιπκα, θαζώο θαη ην δηάγξακκα ηεο θακπύιεο αλαθνξάο ην νπνίν έρεη θαηαζθεπαζηεί από απηέο. Βάξνο G (κs) (gr) Γείγκα 0,0101 137 Α Γείγκα 0,0707 750 Β Γείγκα 0,1456 1370 Γ Γείγκα 0,1996 1744 Γ Άγλσζην 0,1438 1316 1800 1600 Y = A + B * X A 98.47157 58.1019 B 8467.40314 451.98588 R SD N P ------------------------------ 0.99716 65.1409 4 0.0084 1400 100 1000 800 600 400 00 0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.0 c (gr/100ml) Από ην παξαπάλσ δηάγξακκα πξνζδηνξίδεηαη ε καδα ηνπ άγλσζηνπ δηαιύκαηνο CaSO 4, ε νπνία είλαη 9
m = 0,14 ( 0,01) gr/100 ml Σν ζθάικα ππνινγίζηεθε από ην ηεηξάγσλν ηνπ ηέιεηνπ δηαθνξηθνύ ηνπ m. ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ-ΠΑΡΑΣΗΡΗΕΙ: Η αγσγηκνκεηξία είλαη κηα γξήγνξε θαη εύθνιε ζηελ ρξήζε κέζνδνο, γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο άγλσζηεο ζπγθέληξσζεο ελόο δηαιύκαηνο, γηα ηελ επίηεπμε ηεο νπνίαο ρξεζηκνπνηνύληαη δηαιύκαηα γλσζηώλ ζπγθεληξώζεσλ. Οη παξαηεξήζεηο πνπ κπνξνύλ λα γίλνπλ γηα ηελ κέζνδν απηή είλαη νη αθόινπζεο: 1) Η εμάξηεζε ησλ κεηξήζεσλ από ηελ πξντζηνξία ηνπ ειεθηξνδίνπ Pt, πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηελ κέηξεζε ηεο αγσγηκόηεηαο, είλαη δπλαηόλ λα κεηώζεη ηελ αθξίβεηα θαη λα πξνθαιέζεη ηελ έιιεηςε επαλαιεςηκόηεηαο ζηηο κεηξήζεηο. ) Η δηαθύκαλζε ηεο ζεξκνθξαζίαο θαηά ηελ κέηξεζε ησλ ηηκώλ ηεο αγσγηκόηεηαο, είλαη έλαο παξάγνληαο ζθάικαηνο ν νπνίνο ππεηζέξρεηαη ζηελ πεηξακαηηθή δηαδηθαζία, θαζώο ε αγσγηκόηεηα παξνπζηάδεη ζεκαληηθή εμάξηεζε από ηελ ζεξκνθξαζία. 3) Η πηζαλή παξνπζία πξνζκίμεσλ ζην δηάιπκα ηνπ κεηξνύκελνπ ηόληνο, κπνξεί λα απνηειέζεη παξάγνληα εζθαικέλσλ απνηειεζκάησλ, εμαηηίαο ηνπ γεγνλόηνο όηη ην ειεθηξόδην δελ παξνπζηάδεη κεγάιε επηιεθηηθόηεηα σο πξνο ην κεηξνύκελν ηόλ ή παξνπζηάδεη εμίζνπ θαιή επηιεθηηθόηεηα θαη σο πξνο θάπνην άιιν ηόλ. ηα πεηξάκαηα πνπ δηεμήρζεζαλ ε αγσγηκνκεηξία θαίλεηαη λα είλαη αμηόπηζηε κέζνδνο θαζώο ηα πεηξάκαηα έβγαιαλ θαιά απνηειέζκαηα, κε εμαίξεζε ίζσο ηελ κέηξεζε ηεο ζπγθέληξσζεο ηνπ BaCl. Τπνζέηνπκε πσο κάιινλ ππήξρε θάπνην ζθάικα θαηά ηελ πξνεηνηκαζία ηνπ αλαθεξόκελνπ δηαιύκαηνο ( θπξίσο ζηε δύγηζε θαη κεηαθνξά ηεο νπζίαο ) θαη όρη ζθάικα ηεο κεζόδνπ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Σα ειεθηξόδηα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηελ κέηξεζε ηεο αγσγηκνκεηξίαο, ήηαλ ειεθηξόδηα πιαηίλαο θαη ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηαηί ε πιαηίλα, όπσο αλαθέξζεθε θαη ζηελ εηζαγσγή είλαη κέηαιιν πνπ είλαη αδξαλέο, έρεη κηθξό έξγν κεηαθνξάο θαη κεγάιν εκβαδόλ αλά κνλάδα, πνπ ηελ θαζηζηά κε πνιώζηκε. 10
. Σα ειεθηξόδηα ηεο πιαηίλαο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ήηαλ καύξα ζηελ εζσηεξηθή ηνπο κεξηά γηαηί, ην ειεθηξόδην ήηαλ θαηαζθεπαζκέλν από θόθθνπο πιαηίλαο, νη νπνίνη απμάλνπλ ηελ επηθάλεηα δξάζεο ηνπ ειεθηξνδίνπ, απμάλνπλ δειαδή ηελ ελεξγή επηθάλεηα ηνπ θαζώο κεηώλνπλ θαη ηελ πόισζε. 3. Οη παξάκεηξνη πνπ θαζνξίδνπλ ηα όξηα κέηξεζεο ηεο αγσγηκόηεηαο είλαη: α) νη παξάκεηξνη πνπ αθνξνύλ ην ειεθηξόδην G = S / ( L ξ) όπνπ G: ε αγσγηκόηεηα S: ε επηθάλεηα ηνπ αγσγνύ L: ην κήθνο ηνπ αγσγνύ θαη ξ : ε εηδηθή αληίζηαζε, δειαδή ε αληίζηαζε ελόο θπιίλδξνπ ηεο νπζίαο 1cm ζε κήθνο θαη 1cm ζε θάζεηε επηθάλεηα. β) ζεκαληηθή παξάκεηξνο είλαη θαη ε ζπγθέληξσζε ηεο νπζίαο. 4. Η αγσγηκόηεηα ηνπ θαζαξνύ λεξνύ κπνξεί λα ππνινγηζηεί σο εμήο: G θνξεζκ = [ G εηδ 1000 ] / ( επθηλεζία H + + επθηλεζία ΟH - ) 5. H επίδξαζε πνπ ζα έρεη ε ειάηησζε ηεο επηθάλεηαο ησλ ειεθηξνδίσλ ζηελ ηηκή κέηξεζεο ζα είλαη κείσζε ζηελ ηηκή ηεο αγσγηκόηεηαο. 6. Σν πξόβιεκα πνπ κπνξεί λα ππάξμεη αλ ηα δπν ειεθηξόδηα έρνπλ κεγάιε απόζηαζε κεηαμύ ηνπο (π.ρ. 0 cm) είλαη λα κεησζεί ε ηηκή ηεο αγσγηκόηεηαο ζύκθσλα κε ηε ζρέζε: G = 1 / R = 1 / ξ = S / L 11
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Ν. Υαλησηάθεο, Γ. αξηδάθεο, Αναλσηική Χημεία Ι και ΙΙ, Αζκήζεις Εργαζηηρίων (Σκήκα Υεκείαο Παλεπηζηεκίνπ Κξήηεο, Ηξάθιεην, 000).. Θ.Π. Υαηδεησάλνπ, Μ.Α. Κνύππαξε, Ενόργανη Ανάλσζη ε έθδνζε (Δθδόζεηο Γ. Μαπξνκκάηε, Αζήλα, 1997). 3. H.H. Willard, L.L. Merritt Jr., J.A. Dean, F.A. Settle Jr., Instrumental Methods of Analysis 7 th edition (Wadsworth Publishing Company, California, 1988). 4. D.A. Skoog, F.J. Holler, T.A. Nieman, Principles of Instrumental Analysis 5 th edition (Saunders College Publishing, USA, 1998). 1