Transcript ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΑ

ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΑ
Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής
Δημήτριος Τσιπλακίδης
ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ
 Αντίσταση
Εκφράζει την δυσκολία με τα οποία οι φορείς του ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα) μπορούν να
περάσουν μέσα από αγωγούς:
Rρ
όπου R ηλεκτρική αντίσταση (ohm),
ρ ειδική αντίσταση (ohm∙m).
S
μήκος διέλευσης ηλεκτρικού ρεύματος (m), S διατομή αγωγού (m2),
 Αγωγιμότητα
Εκφράζει την ευκολία με τα οποία οι φορείς του ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα) μπορούν να
περάσουν μέσα από αγωγούς:
1
R

1S
ρ
 Gκ
S
όπου G αγωγιμότητα (ohm-1 ή S), κ ειδική αγωγιμότητα (ohm-1∙m-1 ή S∙m-1)
ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΙΚΩΝ
ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ
 Μοριακή αγωγιμότητα, Λ: Λ m 
1000κ
 Ισοδύναμη αγωγιμότητα, Λeq: Λ m 
C
(C [=] mol/lt)
1000κ
C
(C [=] greq/lt)
 Οι μονάδες της μοριακής αγωγιμότητας όταν χρησιμοποιούνται οι πιο πάνω
σχέσεις (με τις συγκεντρώσεις σε mol/lt ή greq/lt και την ειδική αγωγιμότητα σε
S∙cm-1) είναι σε S∙cm2∙mol-1.
ΝΟΜΟΣ KOHLRAUSCH
 Η εξάρτηση της Λ από την συγκέντρωση είναι διαφορετική στους ισχυρούς και
ασθενείς ηλεκτρολύτες. Σε αραιά διαλύματα ισχυρών ηλεκτρολυτών, η
ισοδύναμη αγωγιμότητα μεταβάλλεται γραμμικά με την τετραγωνική ρίζα της
συγκέντρωσης του ηλεκτρολύτη:
Λm  Λm  Α C
0
0
Νόμος Kohlrausch
όπου Λ m η οριακή μοριακή αγωγιμότητα σε άπειρη αραίωση και Α μία σταθερά
που εξαρτάται από τον τύπο του ηλεκτρολύτη, τον διαλύτη και την θερμοκρασία.
ΝΟΜΟΣ KOHLRAUSCH
ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΙΟΝΤΩΝ
 Έστω ένα φορτισμένο σωματίδιο (ιόν) με φορτίο q=ze και ακτίνα α κινείται μέσα σε ένα ομογενές
ηλεκτρικό πεδίο έντασης Ε (διαφορά δυναμικού Δφ):
Fele δύναμη ηλεκτρικού πεδίου Fele  zeE 
Ffric δύναμη τριβής
ze Δ φ
Ffric  f  u , f  6 π ηα
τύπος του Stokes
Το σωματίδιο αποκτά μια σταθερή οριακή ταχύτητα, s, όταν οι δύο
δυνάμεις εξισορροπούνται (Ftotal= Fele - Ffric =0):
s
ze E
f

ze E
6 π ηα
Η s καθορίζει τον ρυθμό μεταφοράς του φορτίου και επομένως η αγωγιμότητα αναμένεται να ελαττώνεται με:
 Αύξηση του ιξώδους
 Αύξηση του μεγέθους του ιόντος
 Ελάττωση του φορτίου
ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΙΤΛΟΔΟΤΗΣΕΙΣ
 Η εξουδετέρωση ενός οξέος από μια βάση και αντίστροφα μπορεί να μελετηθεί με
την παρακολούθηση της μεταβολής της αγωγιμότητας του διαλύματος κατά την
προσθήκη του οξέος ή της βάσης.
 Παράδειγμα: ογκομέτρηση ενός ισχυρού οξέος από μια ισχυρή βάση
Αγωγιμομετρικές καμπύλες εξουδετέρωσης
διαλυμάτων οξέων με προσθήκη διαλυμάτων βάσεων
(Ι) Ισχυρό οξύ - Ισχυρή βάση
(ΙΙ)Ασθενές οξύ - Ισχυρή βάση
(ΙΙΙ) Ασθενές οξύ - Ασθενής βάση.
ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ
 Για την μέτρηση της αγωγιμότητας ηλεκτρολυτικών διαλυμάτων χρησιμοποιείται
μια τροποποιημένη διάταξη της γέφυρας Wheatstone ή η γέφυρα Kohlrausch.
Η μία αντίσταση έχει αντικατασταθεί με μια αγωγιμομετρική κυψέλη που περιέχει το ηλεκτρολυτικό διάλυμα.
Χρησιμοποιείται εναλλασσόμενη τάση (50-3000 Hz) ώστε να
αποφεύγεται η συνεχής αγωγή ρεύματος μέσα από την
κυψέλη που θα προκαλούσε ηλεκτρόλυση του διαλύματος.
Για την αποφυγή αλλοίωσης των ηλεκτροδίων που
χρησιμοποιούνται στην κυψέλη, τα ηλεκτρόδια είναι
κατασκευασμένα από λευκόχρυσο επικαλυμμένο με μαύρο
λευκόχρυσο.
R3 R4 = R1 R2
ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ
 Τύποι αγωγιμομετρικών κυψελών
ΤΑΣΕΝΕΡΓΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ - ΜΙΚΥΛΛΙΑ
 Τασενεργές (ή επιφανειοδραστικές) λέγονται οι ενώσεις που μειώνουν την επιφανειακή
τάση ανάμεσα σε δύο μη αναμίξιμα υγρά.
 Αποτελούνται από αμφίφιλες ενώσεις που έχουν ένα υδρόφιλο (-ΟΗ, -COOH) και ένα υδρόφοβο
(R: CνH2ν+1-) μέρος.
 Παραδείγματα: σάπωνες, συνθετικά απορρυπαντικά, χρωστικές.
ΤΑΣΕΝΕΡΓΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ - ΜΙΚΥΛΛΙΑ
 Σε χαμηλές συγκεντρώσεις τα διαλύματα των τασενεργών ενώσεων εμφανίζουν την συνήθη
συμπεριφορά όσο αφορά την μεταβολή διαφόρων ιδιοτήτων με την συγκέντρωση.
 Μετά από μια κρίσιμη συγκέντρωση παρατηρούνται αποκλίσεις από την φυσιολογική
συμπεριφορά λόγω σχηματισμού συσσωμάτων, γνωστών ως μικκυλίων. Η συγκέντρωση
πάνω από την οποία παρατηρείται ο σχηματισμός μικκυλίων ονομάζεται κρίσιμη συγκέντρωση
σχηματισμού μικκυλίων (cmc).


n S  (n  p)N a  M
p
n αριθμός συναρμογής (10-150)
p το δραστικό φορτίο πάνω στο μικκύλιο
(n-p) ο αριθμός ιόντων κοντά στο μικκύλιο
ΤΑΣΕΝΕΡΓΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ - ΜΙΚΥΛΛΙΑ
 Ο σχηματισμός μικκυλίων επηρεάζει την αγωγιμότητα των ιονικών τασενεργών διαλυμάτων:
1. Η συνολική ιξώδης επίδραση στα τασενεργά μόρια ελαττώνεται με την συσσωμάτωση
2. Μειώνεται ο αριθμός των ιόντων αντίθετου φορτίου
3. Η συσσωμάτωση αυξάνει την επιβραδυντική δράση των ιονικών ατμοσφαιρών των ιόντων
αντίθετου φορτίου που δεν είναι προσδεμένα στην μετακίνηση των τασενεργών ιόντων
s
ze E
6 π ηα
Αγωγιμότητα, κ
Τελικά επικρατούν οι τελευταίοι 2 παράγοντες!
Συγκέντρωση, C
ΑΓΩΓΙΜΟΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ
ΚΡΙΣΙΜΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ
ΜΙΚΚΥΛΙΩΝ (CMC)
 Θα προσδιοριστεί η κρίσιμη συγκέντρωση σχηματισμού μικκυλίων (cmc) μιας ιονικής
τασενεργής ουσίας (δωδεκυλοσουλφονικό νάτριο, C12H24OSO3Na, SDS) μέσω της
μεταβολής της ειδικής αγωγιμότητας με την συγκέντρωση της ουσίας.
Παρασκευή αραιού
διαλύματος SDS
• Σε ογκομετρική φιάλη των 100 ml παρασκευάζουμε διάλυμα
0.05% w/w SDS με αραίωση πυκνού διαλύματος 2% w/w.
Μεταφέρουμε το αραιό διάλυμα σε ποτήρι ζέσεως των 100 ml.
Μέτρηση ειδικής
αγωγιμότητας
• Με το αγωγιμόμετρο μετράμε την ειδική αγωγιμότητα του αρχικού
διαλύματος. Με την βοήθεια προχοΐδας, προσθέτουμε διαδοχικά
2.5 ml πυκνού διαλύματος (2% SDS) για 10 φορές μετρώντας μετά
από κάθε προσθήκη την ειδική αγωγιμότητα.
Προσδιορισμός cmc
• Κατασκευάζουμε το διάγραμμα κ vs. C και προσδιορίζουμε την
κρίσιμη συγκέντρωση σχηματισμού μικκυλίων (cmc) του SDS από
το σημείο αλλαγής της κλίσης.