Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης

Παρουσίαση με θέμα: "Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης
αγωγιμομετρια Εργαστήριο Φυσικής Χημείας | Τμήμα Φαρμακευτικής Δημήτριος Τσιπλακίδης

2 Αγωγιμοτητα Αντίσταση Εκφράζει την δυσκολία με τα οποία οι φορείς του ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα) μπορούν να περάσουν μέσα από αγωγούς: όπου R ηλεκτρική αντίσταση (ohm), μήκος διέλευσης ηλεκτρικού ρεύματος (m), S διατομή αγωγού (m2), ρ ειδική αντίσταση (ohm∙m). Αγωγιμότητα Εκφράζει την ευκολία με τα οποία οι φορείς του ρεύματος (ηλεκτρόνια, ιόντα) μπορούν να περάσουν μέσα από αγωγούς: όπου G αγωγιμότητα (ohm-1 ή S), κ ειδική αγωγιμότητα (ohm-1∙m-1 ή S∙m-1)

3 Αγωγιμοτητα ηλεκτρολυτικων διαλυματων
Μοριακή αγωγιμότητα, Λ: (C [=] mol/lt) Ισοδύναμη αγωγιμότητα, Λeq: (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.

4 Νομος Kohlrausch Νόμος 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: όπου η οριακή μοριακή αγωγιμότητα σε άπειρη αραίωση και Α μία σταθερά που εξαρτάται από τον τύπο του ηλεκτρολύτη, τον διαλύτη και την θερμοκρασία. Νόμος Kohlrausch

5 Νομος Kohlrausch

6 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 Ffric δύναμη τριβής Το σωματίδιο αποκτά μια σταθερή οριακή ταχύτητα, s, όταν οι δύο δυνάμεις εξισορροπούνται (Ftotal= Fele - Ffric =0): τύπος του Stokes 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

7 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.

8 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 αγωγιμο- μετρική κυψέλη που περιέχει το ηλεκτρολυτικό διάλυμα. Χρησιμοποιείται εναλλασσόμενη τάση ( 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.

9 Μετρηση αγωγιμοτητας Τύποι αγωγιμομετρικών κυψελών

10 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.

11 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 αριθμός συναρμογής (10-150) p το δραστικό φορτίο πάνω στο μικκύλιο (n-p) ο αριθμός ιόντων κοντά στο μικκύλιο

12 Τασενεργες ενωσεις - Μικυλλια
Ο σχηματισμός μικκυλίων επηρεάζει την αγωγιμότητα των ιονικών τασενεργών διαλυμάτων: Η συνολική ιξώδης επίδραση στα τασενεργά μόρια ελαττώνεται με την συσσωμάτωση Μειώνεται ο αριθμός των ιόντων αντίθετου φορτίου Η συσσωμάτωση αυξάνει την επιβραδυντική δράση των ιονικών ατμοσφαιρών των ιόντων αντίθετου φορτίου που δεν είναι προσδεμένα στην μετακίνηση των τασενεργών ιόντων Τελικά επικρατούν οι τελευταίοι 2 παράγοντες! Αγωγιμότητα, κ Συγκέντρωση, C

13 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. 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. Παρασκευή αραιού διαλύματος SDS 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. Μέτρηση ειδικής αγωγιμότητας Κατασκευάζουμε το διάγραμμα κ vs. C και προσδιορίζουμε την κρίσιμη συγκέντρωση σχηματισμού μικκυλίων (cmc) του SDS από το σημείο αλλαγής της κλίσης. Προσδιορισμός cmc