ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ ВОДНО-ОРГАНІЧНИХ РОЗЧИНІВ СУЛЬФАНІЛОВОЇ КИСЛОТИ

1О. П. Шевченко, к.х.н., доцент
1О. А. Лут, к.х.н., доцент
2О. І. Аксіментьєва, д.х.н., професор
1ЧНУ ім. Б. Хмельницького, Україна
2ЛНУ ім. Івана Франка, Україна
e-mail: Lutlen@ukr.net

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ ВОДНО-ОРГАНІЧНИХ РОЗЧИНІВ СУЛЬФАНІЛОВОЇ КИСЛОТИ

Вивченню розчинів завжди приділялась велика увага, так як більшість хімічних реакцій, що використовуються в промисловості, протікають в розчинах. Використання методу електропровідності дозволяє розрахувати значну кількість констант для розчинів, зокрема, питому та мольну електропровідність, константу дисоціації, ступінь дисоціації, розчинність, добуток розчинності. В даній роботі проведені експериментальні дослідження електропровідності водно-органічних розчинів сульфанілової кислоти. В якості змішаних розчинів були взяті водно-спиртовий та водно-ацетоновий.
Метою даної роботи було за розрахованими значеннями питомої та мольної електропровідності з  використанням  методу           Фуосса- Крауса, розрахувати константу та ступені електролітичної дисоціації сульфанілової кислоти у водно-органічних розчинах.
Метод послідовних наближень Фуосса-Крауса дає досить точні результати при розрахунку констант і ступенів дисоціації, так як він враховує взаємодію частинок в розчині, що в кінечному випадку впливає на значення електропровідності [1]. Для проведення розрахунків за зазначеним методом була створена спеціальна комп’ютерна програма, яка дала змогу спростити розрахунки та час їх проведення.
Із літературних джерел відомо, що коли вміст етилового спирту в розчиннику менше 85 %, то константи дисоціації органічних кислот мало відрізняються від істинних значень. В наших дослідженнях при збільшенні вмісту спирту в розчині сульфанілової кислоти спостерігалося невелике зменшення константи дисоціації. Це імовірно, обумовлено зменшенням діелектричної проникливості розчинника вода – спирт в порівнянні з водою. Константа дисоціації сульфанілової кислоти у водному розчині, згідно наших розрахунків, склала 5,8 • 10-4 . За рахунок зменшення діелектричної проникливості розчинника, константа дисоціації знизилась від 5,8 • 10-4 до 0,53 • 10-4, що відповідає зменшенню сили кислоти в 11 разів. Таке зменшення веде до зниження ступеня дисоціації в 3,32 рази.
Що стосується розчинника вода – ацетон, то для цієї системи спостерігалась аналогічна залежність. По мірі зростання вмісту ацетону, константа дисоціації зменшується від 5,8 • 10-4 до                            0,14 • 10-4. Це обумовлено значно більшою різницею в значеннях діелектричної проникливості для системи вода – ацетон, ніж вода – спирт.
Молярна електропровідність водно-ацетонового розчину зростала із зменшенням концентрації сульфанілової кислоти і мала значно менші значення в порівнянні з водно-спиртовими розчинами.
Із літературних джерел [2] відомо, що по мірі зростання концентрації електроліту, питома електропровідність збільшується, досягнувши свого максимального значення, починає зменшуватись. Ми спостерігали лише підвищення питомої електропровідності для обох змішаних розчинників. Це пояснюється тим, що у вибраному діапазоні концентрацій, ми не змогли досягти максимуму, досягнення його відбувається при значно вищих концентраціях досліджуваної кислоти. Для прикладу приводимо лише питому електропровідність у змішаному розчиннику (вода-спирт)(рис.1).



Для розрахунку мольної електропровідності при безкінечному розведенні за методом Фуосса-Крауса будували графічну залежність F(z)/λ від λсf2/F(z) і отримували лінійну залежність Проведені розрахунки дозволили отримати значення мольної електропровідності при безкінечному розведенні для водного розчину сульфанілової кислоти, яка склала   400 Ом-1 • м2 • моль-1.
Використавши закон Кольрауша, розрахували мольну електропровідність при безкінечному розведенні для аніона сульфанілової кислоти 46 Ом-1 • м2 • моль-1(рис. 2.).



По мірі зростання вмісту ацетону і спирту гранична електропровідність зменшувалась. При вмісті спирту 60%                         λ∞= 187 Ом1 ∙ м2∙ моль-1, для ацетону λ∞= 159 Ом1 ∙ м2∙ моль-1. Така зміна граничної електропровідності обумовлена не лише зниженням діелектричної проникливості розчинника, а і зростанням процесу асоціації.
Приймаючи, що в розбавлених розчинах рухливості йонів близькі граничним рухливостям, ми маємо можливість оцінити частки провідності (числа перенесення) йону гідрогену та аніона сульфанілової кислоти [3]. Частка перенесення заряду в досліджуваних розчинах йоном Гідрогену складає 88,5 %, а для аніону 11,5%. У водно-спиртових розчинах частка перенесення йоном Гідрогеном зменшується до 71%. Але, в цілому можна зробити висновок, що як у водних так і в у водно-органічних розчинниках сульфанілова кислота переносить заряд в основному за рахунок прототропного механізму.

Список використаних інформаційних джерел:

1.  Ютілова К.С. Еволюція кондуктометричного підходу до встановлення поведінки іонів четвертинних амонієвих солей у розчинах / К.С. Ютілова,                           О.М. Швед  // Вісник Донецького національного університету імені Василя Стуса. Серія хімічні науки. – 2017. −№1. − С. 4−13.
2. Ковальчук Є. П. Фізична хімія / Є. П. Ковальчук, О. В. Решетняк. − Львів: Вид. центр ЛНУ.  2007. − 798 с.
3. Аристов И.В. Подвижности ионов глицина и аланина в солянокислых водных растворах при 25°С / И.В. Аристов, О.В. Бобрешова, С.Я. Елисеев,                            П.И. Кулинцов  // Электрохимия. – 2000. – Т. 36. – № 3. – С. 365 – 368.