Wydział Metali Nieżelaznych

Kierunek Metalurgia

Rok 4

Zespół 3

Fizykochemiczne metody analizy

Temat: Liczba Avogadro.

                                                                                                                              Majchrzycki Adam

                                                                                                                              Kałwa Grzegorz

1. Wstęp.

Liczba cząsteczek zawartych w jednym molu dowolnej substancji, zwana jest liczbą Avogadro i oznaczana symbolem NA. Za najdokładniejszą wartość liczby Avogadro przyjmuje się obecnie:

              NA = 6.022045 (31) . 1023 mol-1

Znajomość liczby Avogadro pozwala na obliczenie bezwzględnej masy atomu i cząsteczki. Np. w 1 molu atomów wodoru, tj. w 1.0079 g wodoru, mamy 6.022045 . 1023 atomów wodoru. Masa pojedynczego atomu wodoru, mH, wynosi więc:

Jeżeli weźmiemy pod uwagę dwie różne substancje gazowe (każda w ilości 1 mol) to zawierają one taką samą liczbę cząsteczek. Zgodnie z hipotezą Avogadro muszą więc mieć taką samą objętość jeżeli wykazują taką samą temperaturę (T) i takie samo ciśnienie (p). Zatem w danych warunkach (p i T) objętość 1 mola cząsteczek dowolnej substancji gazowej jest stała1. W warunkach normalnych (T = 273.15 K, p = 101325 Pa) objętość ta wynosi 22.41383 (70) dm3 . mol-1.

Stała Avogadro, NA, może być wyznaczona na drodze eksperymentalnej różnymi metodami. Jedną z najprostszych jest elektroliza H2O. W trakcie procesu elektrolizy, w wyniku rozkładu H2O, na katodzie wydziela się gazowy wodór a na anodzie tlen. Reakcje elektrodowe opisano poniżej:

K:                                                                                                                              (1)

A:                                                                                                                (2)

Rejestrując wartość natężenia prądu elektrolizy I oraz wyznaczając objętość wydzielonego gazu V (np. H2) można obliczyć stałą NA.

2. Cel ćwiczenia.

1.      Wyznaczyć wartość liczby Avogadro.

Odczynniki, materiały i aparatura:

Roztwory bazowe:                                          1 M NaOH w H2O

Elementy układu pomiarowego:              Reaktor (naczynie szklane z pokrywką)

                                                                      Dwie strzykawki

                                                                      Amperomierz

                                                                      Zasilacz elektrolizera

                                                                      Termometr

                                                                      Elektrody (izolowane druciki)

3. Wykonanie.

1.      Zestawić układ pomiarowy do elektrolizy (rys. 1.):

a)      napełnić reaktor oraz strzykawki roztworem NaOH (tak aby w strzykawkach nie było pęcherzy powietrza)

b)     strzykawki umieścić w otworach pokrywki w taki sposób aby po nakryciu elektrolizera ich końcówki zanurzone były w elektrolicie

c)      poprzez otwory w każdej ze strzykawek włożyć elektrody do przestrzeni elektrodowych (końcówka elektrody powinna być widoczna w strzykawce)

d)     elementy zestawu pomiarowego (zasilacz, amperomierz, elektrody) połączyć ze sobą szeregowo w obwód elektryczny

2.      Rozpocząć pomiar: włączyć amperomierz, zasilacz oraz stoper. W odstępach 1 min. notować wartość natężenia prądu elektrolizy. W czasie trwania elektrolizy zmierzyć temperaturę roztworu elektrolitu oraz aktualne ciśnienie atmosferyczne.

3.      Po wypełnieniu przestrzeni katodowej wodorem do żądanej objętości (np. 1.5 cm3) wyłączyć stoper oraz prąd.

4.     Opracowanie wyników.

Pomiar nr 1.

Pomiar nr 2.