Zadania dotyczące tego zagadnienia pojawiały się już wcześniej w arkuszach próbnych oraz jako zadanie maturalne (zad. 15 matura 2016 – Nowy Program). Jest więc to zagadnienie o którym warto wiedzieć, gdyż istnieje realna szansa na pojawienie się zadań tego typu w nadchodzącej maturze. W szkole zazwyczaj nie jest ono omawiane. Do dzieła.
Należy zdać sobie sprawę, że roztwór wodny wtedy dobrze przewodzi prąd elektryczny, gdy znajdują się w nim jony. Można powiedzieć, że im więcej moli jonów zawiera roztwór wodny, tym lepiej przewodzi on prąd elektryczny. Trzeba jednak zaznaczyć, że nie wszystkie jony w jednakowy sposób wpływają na przewodnictwo.
Im bardziej ruchliwy jest dany jon, tym mocniej prąd przewodzi roztwór zawierający te jony. Warto zapamiętać, że największą ruchliwość mają jony H+, lub inaczej H3O+, trochę mniejszą ruchliwość mają jony OH–, natomiast wszystkie pozostałe jony mają zazwyczaj ruchliwość o wiele mniejszą. Możemy to zobrazować w sposób następujący:
Ruchliwość : H+ > OH– >> pozostałe jony
A teraz konkretny przykład aby pokazać jak można powiązać przewodność elektryczną z miareczkowaniem:
Przykład 1:
Miareczkowano 0,1 molowy roztwór wodny wodorotlenku sodu przy pomocy 0,1 molowego roztworu wodnego kwasu solnego mierząc przewodność elektryczną miareczkowanego roztworu. Narysuj wykres zmiany przewodnictwa w zależności od ilości dodanego titranta (czyli roztworu HCl) i odczytaj z niego punkt końcowy miareczkowania.
Na początku piszemy równanie reakcji:
NaOH + HCl => NaCl + H2O
Najlepiej będzie omawiać ten przykład spoglądając bezpośrednio na owy wykres. Oto on:
Widzimy, że w miarę dodawania kolejnych porcji kwasu HCl, przewodność roztworu maleje, ponieważ jest coraz mniej jonów OH–, natomiast powstająca w wyniku zobojętnienia sól przewodzi prąd znacznie gorzej od jonów OH– (ruchliwość powstających wskutek zobojętnienia jonów jest znacznie mniejsza). Przewodność jednak nie maleje całkowicie do 0, gdyż sama sól słabiej, ale jednak przewodzi prąd (punkt PK). Po przekroczeniu punktu końcowego, czyli dodaniu nadmiaru kwasu przewodność znowu zaczyna rosnąć, ponieważ po całkowitym zobojętnieniu NaOH, kolejne porcje dodawanego HCl wzbogacają roztwór o jony H+ charakteryzujące się dużą ruchliwością, a w następnie przewodnictwem.
Przykład 2:
Miareczkowano 0,1 molowy roztwór H2SO4 przy pomocy 0,1 molowego roztworu Ba(OH)2. Narysuj wykres zmiany przewodnictwa w zależności od ilości dodanego titranta (czyli roztworu Ba(OH)2) i odczytaj z niego punkt końcowy miareczkowania.
Czym będą różniły się obydwa wykresy od siebie? Przede wszystkim punktem PK. Spójrzmy na wykres i przeanalizujmy go. Otóż tutaj sytuacja wygląda podobnie. Przewodnictwo na początku jest wysokie z uwagi na to, że jest to roztwór mocnego kwasu (H2SO4), który bardzo dobrze dysocjuje i w rezultacie dobrze przewodzi prąd. W miarę dodawania kolejnych porcji titranta przewodność maleje, ale tym razem praktycznie do wartości 0 w punkcie PK. Z czego to wynika? Ano z tego, że powstająca wskutek reakcji zobojętnienia sól jest nierozpuszczalna, co wyraża następujące równanie reakcji:
H2SO4 + Ba(OH)2 => BaSO4↓+ 2H2O.
Z uwagi na to, że sól jest nierozpuszczalna, w roztworze tym w punkcie PK, czyli w momencie całkowitego zobojętnienia kwasu przez wodorotlenek, ilość jonów będzie znikoma, stąd przewodnictwo jest bliskie wartości 0. Po dodaniu nadmiaru wodorotlenku, przewodnictwo znowu zaczyna rosnąć, ponieważ jony OH–powstające z dysocjacji mocnego wodorotlenku bardzo dobrze przewodzą prąd (mają dużą ruchliwość).
Pozdrawiam,
Łukasz Lijewski – AKADEMIA CHEMII
Wszelkie prawa zastrzeżone!!!
Zamieszczanie jakichkolwiek fragmentów tego artykułu w innych publikacjach i stronach internetowych bez zgody autora jest zabronione.