Sledování vodivosti vodných roztoků

Úvod

Látky, které se v roztoku nebo tavenině štěpí na ionty, se označují jako elektrolyty. Výměna elektronů mezi ionty je příčinou elektrické vodivosti elektrolytů. Kvantitativním měřítkem elektrické vodivosti je tzv. konduktivita (měrná vodivost), která je definována vztahem

kde R je naměřený odpor v Ω, L je vzdálenost elektrod a A jejich plocha. Poměr L/A je tzv. vodivostní konstanta nádobky, která se určuje kalibrací roztokem o známé vodivosti (nejčastěji roztokem KCl). Základní jednotkou konduktivity je S.m-1 (Siemens na metr), při praktických měřeních se používají jednotky dílčí, především S.cm-1.

Konduktivita κ je při nízkých koncentracích téměř přímo úměrná koncentraci přítomných iontů. Na základě vodivostních měření lze určit např. stupeň disociace, hodnotu disociační konstanty či obsah rozpuštěné látky v roztoku.

Úkol:

  1. Měření vodivosti roztoku chloridu sodného a konstrukce kalibrační křivky
  2. Stanovení obsahu chloridu sodného ve vzorku

Princip:

Připravíme roztok NaCl o různé koncentraci (např. 0,1, 0,05, 0,01 a 0,05 mol/dm3). Změříme vodivost těchto roztoků a z naměřených dat sestrojíme tzv. kalibrační křivku. Následně změříme vodivost vzorku o neznámé koncentraci a z kalibrační křivky odečteme hodnotu koncentrace vzorku.

Poznámky:

Pro žáky s malými zkušenostmi s prací v laboratoři je možné předem provést kalibraci konduktometru a připravit roztoky NaCl potřebné ke konstrukci kalibrační křivky. Žáci budou rovnou měřit jejich vodivost a z naměřených dat sestrojí kalibrační křivku. Na základě vodivosti vzorku pak určí jeho koncentraci. Vodivost je možné měřit i jiným konduktometrem, než je uvedeno v návodech (systém Vernier). Výsledky je pak možné zpracovat v Excelu.

Navržená úloha byla vytvořena v rámci projektu Praktická výuka přírodovědných předmětů na ZŠ a SŠ (BFCh). Podrobné návody včetně pracovních listů pro žáky jsou k dispozici ke stažení zde nebo na stránkách projektu BFCh.