A gyakorlat leírása Szükséges anyagok: 0,010 mol dm-3 koncentrációjú AgNO3 oldat 0,010 mol dm-3 koncentrációjú KCl oldat 0,5 mol dm-3 koncentrációjú KNO3 oldat 0,05 mol dm-3 koncentrációjú Ca(NO3)2 oldat 0,005 mol dm-3 koncentrációjú Al(NO3)3 oldat 0,05% poli-vinilalkohol (PVA) oldat MilliQ víz
Szükséges eszközök: CARY 3 spektrofotométer automata pipetták analitikai mérleg
A mérési feladat Készítsen 5,00–5,00 cm3 A és B jelzésű oldatokat az alábbi táblázatok alapján csavaros kupakkal ellátott polipropilén kémcsövekbe. Az oldatok elkészítésénél ne ioncserélt-, hanem ultratiszta (MilliQ) vizet használjon. Ügyeljen az automata pipetta helyes használatára, szükség esetén kérje a gyakorlatvezető segítségét. Amikor a 6–6 darab oldat komponenseit összemérte, csavarja a kémcsövekre a kupakokat és alaposan rázza vagy kevertesse össze tartalmukat. 1. sorozat Oldat sorszáma 1 2 3 4 5 6
A oldat 0,05% PVA 0,010 M KCl 1,00 ml 0,05 ml – – – –
1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,10 ml 0,95 ml 0,90 ml
víz 3,00 ml 3,95 ml 4,00 ml 3,90 ml 4,05 ml 4,10 ml
B oldat 0,010 M víz AgNO3 1,00 ml 4,00 ml 1,00 ml 4,00 ml 1,00 ml 4,00 ml 0,90 ml 4,10 ml 1,05 ml 3,95 ml 1,10 ml 3,90 ml
Az aggregáció mérését Cary 3 spektrofotométerrel végezze a gyakorlatvezető utasításai szerint. Röviden összefoglalva a teendőket: •
Kapcsolja be a számítógépet, majd keresse meg a „Cary WinUV” mappában a „Kinetics” modult és indítsa el.
•
Kapcsolja be a spektrofotométert a piros ON/OFF gombbal, majd kapcsolja be a termosztáló modult is hasonlóképpen.
•
A számítógépen válassza ki a „6cella-15p.MKN” módszert a „Load method” menüponttal (a „C:\Varian\Cary WinUV\MSc_gyakorlat” mappában található).
•
Helyezzen egy-egy vízzel teli PMMA küvettát a spektrofotométer mintatartójának 1–6. rekeszébe. Ügyeljen a küvetták behelyezésének irányára, a maratott háromszög jobb kéz felé álljon. Húzza be teljesen a küvettatér fedelét.
•
A
képernyőn
látható
„Zero”
gombra
kattintva
a
küvetták
kiindulási
abszorbancia-értékeit a program nullára állítja. •
Öntse ki alaposan a vizet a küvettákból (pár apró csepp maradhat bennük, mert ezeknek az össztérfogathoz viszonyított mennyisége elhanyagolható). Ezután az első négy küvettába sorra pipettázzon 1,75–1,75 ml-t a B1–B4 oldatokból. Az utolsó két küvettába ugyanakkor ne a B5 és B6, hanem az A5 és A6 oldatokból mérjen be! Ez azért fontos, mert mindig a nagyobb mennyiségben jelen lévő iont (Ag+ vagy Cl-) tartalmazó oldatba kell a kisebb mennyiségben jelen lévőt keverni.
•
Amint a küvettatér hőmérséklete stabilan beállt 25,0 °C-ra, indítsa el a mérést a „Start” ikonra kattintva (a küvettatér ajtaja még maradjon nyitva). Először adja meg a fájlnevet, majd az egyes minták nevét. Ez utóbbi nyugtázása után a program 2 perc visszaszámlálást végez, csak ennek leteltével kezdi el a mérést. Ez alatt az idő alatt pipettázzon egyenletes időközönként 1,75–1,75 ml A1–A4 illetve a B5–B6 oldatot a megfelelő küvettákba. A javasolt adagolási pillanatok: A1→1:30, A2→1:15, A3→1:00, A4→0:45, B5→0:30, B6→0:15. Az oldatokat a küvettákba előzőleg bemért komponens oldatainak felszíne alá adagolja, majd a keveréket egyszer engedje visszaszívódni a pipettába és nyomja ki a hegyből a keveréket a küvettába (így megfelelően elkeveredik a reakcióelegy). Ezután húzza be a küvettatér ajtaját.
•
A mérés a megadott idő leteltével automatikusan leáll, ez alatt az idő alatt mérje össze a következő hat oldatot.
2. sorozat Oldat sorszáma 7 8 9 10 11 12 •
A oldat 0,5 M KNO3 0,010 M KCl 0,10 ml 0,20 ml 0,40 ml 1,00 ml 2,00 ml 4,00 ml
1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml
víz 3,90 ml 3,80 ml 3,60 ml 3,00 ml 2,00 ml 0,00 ml
B oldat 0,010 M víz AgNO3 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml
A számítógépen válassza ki az „1cella-4p.MKN” módszert a „Load method” menüponttal.
•
Helyezzen egy vízzel teli PMMA küvettát a spektrofotométer mintatartójának 1. rekeszébe, majd a küvettatér fedelének behúzása után nullázza le az abszorbanciát.
•
Öntse ki alaposan a vizet a küvettából, majd pipettázzon bele 1,75 ml-t az A7 oldatból.
•
Amint a küvettatér hőmérséklete stabilan beállt 25,0 °C-ra, indítsa el a mérést a Start ikonra kattintva (a küvettatér ajtaja maradjon nyitva). Mint az előző feladatnál, itt is először a fájlnevet, majd a minta nevét adja meg. Ez utóbbi nyugtázása után a program most is 2 perc visszaszámlálást végez, de itt nem kell megvárni a visszaszámlálás végét, hanem rögtön adjon 1,75 ml B7 oldatot a küvettába. A jó elkeverés céljából most is az A oldat felszíne alá adagoljon, és kétszer szívja vissza az oldatot a pipettahegybe a mérés kezedete előtt. Végül kattintson a „Start” gombra és húzza be a küvettatér ajtaját.
•
A mérés a megadott idő leteltével automatikusan leáll. Öblítse el kívül-belül a küvettát MilliQ vízzel és törölje kívül szárazra.
•
Az előzőekben leírtakat végezze el egyenként egymás után a 8–12. oldatokkal is. 3. sorozat
Oldat sorszáma 13 14 15 16 17 18
0,05 M Ca(NO3)2 0,10 ml 0,20 ml 0,40 ml 1,00 ml 2,00 ml 4,00 ml
A oldat 0,010 M KCl
víz
1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml
3,90 ml 3,80 ml 3,60 ml 3,00 ml 2,00 ml 0,00 ml
B oldat 0,010 M víz AgNO3 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml
A 2. sorozatnál leírtak szerint végezze el a mérést a 3. sorozat 13–18. oldataival is.
•
4. sorozat Oldat sorszáma 0,005 M Al(NO3)3 0,10 ml 0,20 ml 0,40 ml 1,00 ml 2,00 ml 4,00 ml
19 20 21 22 23 24
A oldat 0,010 M KCl
víz
1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml 1,00 ml
3,90 ml 3,80 ml 3,60 ml 3,00 ml 2,00 ml 0,00 ml
B oldat 0,010 M víz AgNO3 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml 0,90 ml 4,10 ml
A 2. sorozatnál leírtak szerint végezze el a mérést a 4. sorozat 19–24. oldataival is.
•
Kiértékelés: 1. Az első sorozat esetében az abszorbancia–idő görbék szemrevételezése alapján hasonlítsa össze a szolok stabilitását a különböző összetételeknél. Milyen hatással volt a polivinil-alkohol a szolok stabilitására? Számolja ki az egyes oldatokban az AgCl szol felületi potenciálját a következő képlet segítségével és értelmezze a megfigyeléseket.
Ψ0 =60 ×(log 10 c Ag −log 10 c Ag , pzc )=−60 ×(log 10 c Cl −log 10 c Cl , pzc ) Az
AgCl
szol
zérustöltéspontjához
tartozó
ezüstion-koncentráció
cAg,pzc = 2,9×10-5 mol/l, a kloridion-koncentráció cCl,pzc = 6,3×10-6 mol/l, az AgCl szol oldhatósági szorzata LAgCl = 1,8×10-10 mol2/l2. Az ionaktivitást ilyen híg oldatokban a koncentrációval egyezőnek vehetjük.
Sorszám 1 2 3 4 5 6
Hozzáadott Hozzáadott cAg (mol/l) cCl (mol/l)
Felesleg |cAg-cCl|
Egyensúlyi Egyensúlyi cAg (mol/l) cCl (mol/l)
Ψ0 (mV)
2. Az elektrolithatás vizsgálatánál a kinetikai görbékből a CARY 3 spektrofotométer „Recalculate” gombja segítségével határozza meg a koagulációs másodrendű sebességi állandókat a különböző oldatösszetételeknél. Figyelem! Egyes esetekben a kis hatóion-koncentrációknál indukciós szakasz léphet fel, nagyobb koncentrációknál pedig a sebességi állandó csökken a kísérlet végső szakaszában. Válasszon ezért egy megfelelő időtartományt a görbék illesztéséhez. Ábrázolja a -lg k ~ lg celektrolit függvényeket egy Excel diagramon, ahogyan az irodalmi példa (316-3. ábra) mutatja. Hasonlítsa össze a koaguláltató koncentrációkat a különböző vegyértékű hatóionokra a görbék töréspontjaiban. Az így meghatározott kritikus koaguláltató értékeket írja fel a következő alakban:
1:
1 1 : 2x 3y
(316-8)
3. Adja meg x és y értékeit. Értelmezze az eredményt.
Felhasznált irodalom 1. KLTE Fizikai Kémiai Tanszékének Munkaközössége: Fizikai-kémiai laboratóriumi gyakorlatok; egyetemi jegyzet, Tankönyvkiadó, Budapest, 1981. 2. P.W. Atkins: Fizikai Kémia I-III. (6.kiadás) Nemzeti Tankönyvkiadó Bp. 2002. 3. Farkas József, Kaposi Olivér, Mihályi László, Mika József, Riedel Miklós: Bevezetés a fizikai kémiai mérésekbe, Tankönyvkiadó, Budapest, 1988
