Elektrokemi (Lab 3) Bestämning av löslighetsprodukten AgCl(s), Jämviktskonstanten och ligandtalet för ett [Ag(NH 3 )] + komplex

Relevanta dokument
ξ = reaktionsomsättning eller reaktionsmängd, enhet mol.

Elektrokemisk bestämning av löslighetsprodukt och ligandtal

Där a mol av ämnet A reagerar med b mol av B och bildar c mol av C och d mol av D.

KTH Teknikvetenskap Fotografi-lab 3

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

TENTAMEN I KEMI TFKE16 (4 p)

14. MINSTAKVADRATMETODEN

RÄTTNINGSMALL TILL KEMIOLYMPIADEN 2014, OMGÅNG 2

Analys grundkurs B lab 1. Stefan Gustafsson Per Jönsson Fakulteten för Teknik och Samhälle, 2013

x = x = x = x=3 x=5 x=6 42 = 10x x + 10 = 15 x = = 20 x = 65 x + 36 = 46

Vilken rät linje passar bäst till givna datapunkter?

Exponentiella förändringar

Sidor i boken

Användande av formler för balk på elastiskt underlag

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Reliability analysis in engineering applications

9. Bestämda integraler

Kapitel 16. Löslighet och komplex

Fysikalisk kemi KEM040. Clausius-Clapeyronekvationen Bestämning av ångtryck och ångbildningsentalpi för en ren vätska (Lab2)

Kvalificeringstävling den 2 oktober 2007


KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F10

TENTAMEN I KEMI TFKE

Byt till den tjocka linsen och bestäm dess brännvidd.

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F10

SF1625 Envariabelanalys

Gör slag i saken! Frank Bach

1 e x2. lim. x ln(1 + x) lim. 1 (1 x 2 + O(x 4 )) = lim. x 0 x 2 /2 + O(x 3 ) x 2 + O(x 4 ) = lim. 1 + O(x 2 ) = lim = x = arctan x 1

Generaliserade integraler

JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 3(3)

Trigonometri. 2 Godtyckliga trianglar och enhetscirkeln 2. 3 Triangelsatserna Areasatsen Sinussatsen Kosinussatsen...

Kontrollskrivning 3 till Diskret Matematik SF1610, för CINTE1, vt 2019 Examinator: Armin Halilovic Datum: 2 maj

JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 2(2)

Kapitel 16. Lägre magtarmkanalen. Löslighet och komplex

Ett förspel till Z -transformen Fibonaccitalen

Diskreta stokastiska variabler

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2015.

Materiens Struktur. Lösningar

Föreläsning 7: Trigonometri

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 1

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Sfärisk trigonometri

Kan det vara möjligt att med endast

Tentamen 1 i Matematik 1, HF dec 2016, kl. 8:00-12:00

SIGNALER OCH SYSTEM II LEKTION 2 / MATEMATISK LEKTION 1. Fredrik Andréasson. Department of Mathematics, KTH

Preliminär version 2 juni 2014, reservation för fel. Tentamen i matematik. Kurs: MA152G Matematisk Analys MA123G Matematisk analys för ingenjörer

24 Integraler av masstyp

Försök med vallfröblandningar Av Nilla Nilsdotter-Linde SLU, Fältforskningsenheten, Box 7043, Uppsala E-post:

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Kontinuerliga variabler

Integralen. f(x) dx exakt utan man får nöja sig med att beräkna

Integraler. 1 Inledning. 2 Beräkningsmetoder. CTH/GU LABORATION 2 MVE /2013 Matematiska vetenskaper

Belöningsbaserad inlärning. Reinforcement Learning. Inlärningssituationen Belöningens roll Förenklande antaganden Centrala begrepp

19 Integralkurvor, potentialer och kurvintegraler i R 2 och R 3

PASS 1. RÄKNEOPERATIONER MED DECIMALTAL OCH BRÅKTAL

Elektrokemi. KEMA02 VT2012, Kemiska Institutionen LU /KEBergquist F9

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen T Erlandsson

Råd och hjälpmedel vid teledokumentation

Integraler och statistik

NATIONELLT KURSPROV I MATEMATIK KURS C VÅREN Del I, 10 uppgifter utan miniräknare 4. Del II, 8 uppgifter med miniräknare 6

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1020, 4C1035, 4C1012) den 4 juni 2007

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 10/1 2015

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 4/1 2017

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

Tavelpresentation grupp 5E

Ingenjörsmetodik IT & ME Föreläsare Dr. Gunnar Malm

f(x)dx definieras som arean av ytan som begränsas av y = f(t), y = 0, t = a och t = b, se figur.

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Teoridel

TentamensKod:

Skriv tydligt! Uppgift 1 (5p)

Analys o 3D Linjär algebra. Lektion 16.. p.1/53

Definition 1 En funktion (eller avbildning ) från en mängd A till en mängd B är en regel som till några element i A ordnar högst ett element i B.

Finaltävling den 20 november 2010

TATA42: Tips inför tentan

Internetförsäljning av graviditetstester

Guide - Hur du gör din ansökan

Några integraler. Kjell Elfström. x = f 1 (y) = arcsin y. . 1 y 2 Vi låter x och y byta roller och formulerar detta resultat som en sats: cos x = 1

SF1625 Envariabelanalys

Lösningar basuppgifter 6.1 Partikelns kinetik. Historik, grundläggande lagar och begrepp

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Slutrapport Jordbruksverket Dnr /10 Kontroll av sniglar i ekologisk produktion av grönsaker och bär

Tentamen i EDA320 Digitalteknik-syntes för D2

Läsanvisningar för MATEMATIK I, ANALYS

KEM A02 HT2012 Allmän- och oorganisk kemi REPETITION

Lösningsförslag till tentamen i SF1683 och SF1629 (del 1) 23 oktober 2017

Matris invers, invers linjär transformation.

Appendix. De plana triangelsatserna. D c

Rationella uttryck. Förlängning och förkortning

aa + bb cc + dd gäller Q = a c d

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Torsdagen den 15 mars, Teoridel

TENTAMEN. Matematik för basår I. Massimiliano Colarieti-Tosti, Niclas Hjelm & Philip Köck :00-12:00

Listor = generaliserade strängar. Introduktion till programmering SMD180. Föreläsning 8: Listor. Fler listor. Listindexering.

Långtidssjukskrivna. diagnos, yrke, partiell sjukskrivning och återgång i arbete. En jämförelse mellan 2002 och 2003 REDOVISAR 2004:7.

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Tillämpning - Ray Tracing och Bézier Ytor. TANA09 Föreläsning 3. Icke-Linjära Ekvationer. Ekvationslösning. Tillämpning.

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

Geometri. 4. Fyra kopior av en rätvinklig triangel kan alltid sättas ihop till en kvadrat med hål som i följande figur varför?

Energiuppgifter. 2. Har reaktanterna (de reagerande ämnena) eller reaktionsprodukterna störst entalpi vid en exoterm reaktion? O (s) H 2.

Transkript:

GÖTEBORGS UNIVERSITET INSTITUTIONEN FÖR KEMI Fysiklisk kemi KEM04 Lbortion i fysiklisk kemi Elektrokemi (Lb 3) Bestämning v löslighetsprodukten AgCl(s), Jämviktskonstnten och ligndtlet för ett [Ag(NH 3 )] + komplex ifylls med bläck v den studernde och smmnfogs med gruppens lbortionsrpport Gruppnr Lbortionen utförd, Dtum Nmn Personnummer ifylls v ssistenten med bläck, ett ex för vrje gruppmedlem Lbortionen godkänd, Dtum Assistentens nmnteckning Dett intyg skll sprs tills du ser tt lbortionen är godkänd på studieresulttsutdrget *** 1

2

Inledning I denn lbortion skll du som huvuduppgift bestämm löslighetsprodukten för det svårlöslig sltet silverklorid, och jämviktskonstnten för ett silvermminkomplex. Lbortionen inleds med en demonstrtion v en v de klssisk glvnisk cellern. Innn lbortionen sk du också läs vsnittet om elektrokemi i kursboken (s. 571-581 i Qunt, Mtter, nd Chnge). Dniells element Teori Den ktuell cellen beskrivs i kursboken (kp. 17.7, Fig. 17.14) och utgör ett glvniskt element. Cellschemt är: Vid ktoden, eller pluspolen, sker: Cu 2+ + 2e - Cu(s) och vid noden, eller minuspolen, sker Zn(s) Zn 2+ + 2e - så tt den strömdrivnde rektionen i cellen är Cu 2+ + Zn(s) Cu(s) + Zn 2+ Zn(s) ZnSO 4 (q) CuSO 4 (q) Cu(s) Eftersom lddningen 2F skulle psser cellen per mol Zn som löses upp, gäller här tt υ = 2 i Nernsts ekvtion: E = E 0 RT " lnq! F där E och E 0 är emk och stndrd emk för cellen och Q rektionskvoten. Q = Zn 2+ Cu 2+ 3

Utförnde (demonstrtion) Den glvnisk cellen byggs upp enligt figuren nedn. Elektrodern skll sänks ner så tt åtminstone en tredjedel v ders yt är i lösningen. Sltbron fylls med 0.5 M N 2 SO 4 som sugs upp i båd skänklrn ur två bägre. Figur 1. En schemtisk bild för en klssisk glvnisk cell, klld Dniells element. Metllblecken nsluts till en potentiometer och cellens emk mäts. Jämför det uppmätt värdet på emk med det du kn beräkn ur normlpotentilern för Cu 2+ / Cu och Zn 2+ /Zn (tbell 17.2 i dtdelen bk i kursboken). 4

Jämviktsbestämning med elektrokemisk cell Löslighetsprodukten för AgCl skll nu bestämms, liksom jämviktskonstnt och smmnsättning för ett silvermminkomplex, [Ag(NH3) n ] +. Figur 2. Den schemtisk bilden illustrerr den koncentrtionscell som sk nvänds i lbortionen. För mätningrn nvänds en koncentrtionscell enligt figuren ovn. Av de två hlvcellern är den en referenscell och innehåller silverjonlösning med konstnt ktivitet. Två silvertrådr fungerr som elektroder och hlvcellern är förbundn med en sltbro. Aktivitet För tt beräkningrn nedn skll kunn genomförs med önskvärd noggrnnhet måste rektionskvoten Q i Nernsts ekvtion ersätts med en ktivitetskvot. Aktiviteten v en jon X i en lösning kn skrivs: x = γ ± [X]/c 0, c 0 =1 mol dm -3 där γ ± är (den koncentrtionsbserde) ktivitetsfktorn för joner i lösningen och c 0 enhetskoncentrtionen, vilken gör ktiviteten dimensionslös. Aktivitetsfktorn γ ± är också ett dimensionslöst tl. Elektrosttisk krfter i en elektrolyt gör tt ktivitetsfktorn vviker från 1 redn vid låg koncentrtioner. För neutrl molekyler är vvikelsen mycket mindre och ktivitetsfktorn kn i dess fll vnligen pproximers med värdet 1. 5

Det är möjligt tt beräkn ett ungefärligt värde på ktivitetsfktorn för joner i en lösning vid låg jonkoncentrtioner med hjälp v ett teoretiskt utryck som klls för den utvidgde Debye-Hückelekvtionen: log " ( ) ± A z+ z! =! 1+ B I I där z + och z - är den positiv och den negtiv jonens vlens och I=I c /c 0 är den dimensionslös jonstyrkn. Den koncentrtionsbserde jonstyrkn definiers v uttrycket 2 1 ( c z + c z +...) = ( c z 2 ) 1 I 2 c = 1 1 2 2! i i. 2 2 i Jonslget i hr koncentrtionen c i och vlensen z i (I c hr således enheten mol dm -3 ). Mn summerr värden för smtlig jonslg i lösningen. För vttenlösningr vid rumstempertur och med jonstyrkn mindre än 0.1 M sätts vnligen A=0.509 och för vår jonblndningr sätts den empirisk konstnten B till 1.0. Mätcell Uppkopplingen utgör ett koncentrtionscell med cellrektionen Aktivitetskvoten är så är Nernsts ekvtion för cellen är Ag + ref + Ag(s) mät Ag(s) ref + Ag + mät & # $ Ag +! % " Q = mät & # $! % Ag + " ref & RT ln10 # E = ' $! logq + % F " eftersom E 0 = 0 och υ = 1. Där E lj är en korrektionsterm som betecknr den potentilskillnd som kn uppkomm melln sltbro och lösningrn i de två hlvcellern. På engelsk klls denn skillnd liquid junction potentil, d.v.s. kopplingspotentil. E lj 6

Eftersom ( Ag + ) ref är konstnt kn ekvtionen ovn skrivs eller E = E lj + g [log( Ag + ) ref - log( Ag + ) mät ] E = E k g log( Ag + ) mät Där E k = E lj + g log( Ag + ) ref och g = RT ln(10)/f; g = 0.05916 V vid 25 C. Bestämning v E k Cellen koppls smmn enligt figur 2 på sidn 4. I mätcellen hälls exkt 100.0 ml och i referenscellen c 50 ml v en lösning tillverkd v 25.0 ml stmlösning som spätts till 250.0 ml i en mätkolv. Stmlösningen innehåller 1.00 mm AgNO 3 och 0.100 M NH 4 NO 3. De två hlvcellern förbinds med en sltbro som är tillverkd v gr (ett geltinslg) löst i en mättd kliumnitrtlösning. I hlvcellern skll omrörning ske med konstnt hstighet. Sedn voltmetern kopplts in vläses emk när mätvärdet stbiliserts. Beräkn först jonstyrkn (I) i lösningen och ktivitetsfktorn (γ ± ) för Ag +. Beräkn därefter E k. Silverklorids löslighetsprodukt Sätts en känd mängd kloridjon till mätcellen, så tt silverklorid fälls ut, kn löslighetsprodukten för silverklorid beräkns efter en emk-bestämning v silverjonktiviteten vid jämvikt. AgCl(s) Ag + + Cl - K s = Ag + Cl - pk s = -log K s Tillsätt 10.0 ml 0.0100 M NH 4 Cl till lösningen i mätcellen (vd blir lösningens totl volym?). Genom tt nt tt E k är konstnt kn Ag + bestämms med hjälp v den emk cellen uppvisr efter tillstsen. Jonstyrkn kn betrkts som oförändrd så tt γ ± hr smm värde som tidigre. Beräkn [Cl - ] i mätcellen. Tg därvid hänsyn till den mängd kloridjoner som åtgått för bildning v AgCl(s). Debye-Hückelekvtionen ger smm värde på ktivitetsfktorn för positivt och negtivt envärd joner. Alltså kn Cl - beräkns ur [Cl - ] och K s ur Ag + och Cl - 7

Bestämning v komplexkonstnten β n och ligndtlet n för [Ag(NH 3 ) n ] + Till lösningen i mätcellen sätts 5.0 ml v en lösning med 0.70 M NH 3 och 0.010 M NH 4 NO 3, vrefter emk vläses. Dett uppreps ytterligre fyr gånger, med vläsning v emk efter vrje tillsts. Silverkloriden löser sig vid först tillstsen. Jämviktrektionern för upplösningen och för bildningen v silvermminkomplexet är AgCl(s) Ag + + Cl - Ag + + nnh 3 [Ag(NH 3 ) n ] + För den senre jämvikten kn jämviktsekvtionen skrivs! n = + [ Ag( NH ) ] 3 n n + ( Ag ) ( NH3 ) Logritmering och omskrivning ger log( [Ag(NH3)n] + ) log( Ag + )= log(β n ) + n log( NH3 ) Det råder lltså ett linjärt smbnd melln vänsterledet i ekvtionen ovn och log( NH3 ), dvs den är v formen y = kx + m där m = log(β n ), k = n och x = log( NH3 ). Silverjonktiviteten bestäms som tidigre genom emk-mätning efter vrje mmoniktillsts. Eftersom hlten v fri silverjon är mycket låg, kn komplexjonens koncentrtion beräkns genom tt nt tt llt silver i lösningen är komplexbundet. Aktivitetsfktorn hr även för denn envärd jon smm värde som för Ag +. Den totl silverhlten är så låg tt [Ag(NH 3 ) n + ] kn försumms i förhållnde till [NH 3 ], som därför kn beräkns ur den tillstt mängden mmonik med hänsyn tgen enbrt till den utspädning som sker. Ammonikmolekylen hr ktivitetsfktorn 1.0. Beräkn [Ag(NH3)n] + och NH3 ur Ag + och tillstt mängd mmonik. Avsätt i digrm vänsterledet i ekvtionen ovn, log( [Ag(NH3)n] + )- log( Ag + ), mot log( NH3 ) för de fem mmoniktillstsern. Anpss på lämpligt sätt en rät linje till mätpunktern och beräkn n och β n ur dess lutning och vskärning. Resultt tt rpporter Kort rpport: Ställ upp rektionsformler och resultten v bestämningrn. Besvr frågorn smt rpporter ikttgelser. I övrigt se bilg för llmän informtion om kursen. Fullständig rpport: Se bilg för llmän informtion om kursen 8