Διάλεξη 9 / Διάλεξη 9 / σύντομη περιγραφή - Ακριβός Περικλής (ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ, 2015)
σύντομη περιγραφή: Η μέτρηση της αγωγημότητας δελειμμάτων μπορεί να μην φαντάζει κάτι σημαντικό ή απαιτητικό, έχει όμως τη δυνατότητα να δώσει συγκεκριμένες πληροφορίες για τη δομή της Ένωσης και ειδικότερα στην περίπτωση των ενώσεων συναρμογής όπου μπορεί να υπάρχουν πιθανά Ισομερίων Ισμού ή ακόμη και απλές, ας πούμε, περιπτώσεις όπου είναι ανοιών βρίσκεται σε ισορροπία μεταξύ της συναρμοσμένης και της ελεύθερης μορφής του. Η αγωγημότητα ενός διαλύματος, όπως γνωρίζουμε, σχετίζεται με τον αριθμό των διακριτών ιόντων που υπάρχουν σε αυτό. Αυτό όμως πώς μας δίνει πληροφορίες για μια Ένωση συναρμογής? Φαντάσου πως έχεις στα χέρια σου μια Ένωση μεμωριακό τύπο μη αλφα δύο βήτα τέσσερα. Τι θα έλεγες πως γνωρίζεις για αυτήν? Το μέταλλο, αν είναι ένα συγκεκριμένο, τα λίγκαν και τον αριθμό συναρμογής. Εδώ φαίνεται πως είναι οκταεδρική, αλλά ποτέ δεν μπορείς αξιέρηση. Πιθανόν το α ή το β να είναι πολύ δραστικό. Σωστά. Ας πούμε λοιπόν πως πρόκειται για το κοβάλτιο αμμονία 4 χλώριο 2. Τι λες τώρα? Τώρα είναι λίγο πιο ξεκάθαρα. Η αμμονία είναι ουδέτερη, το χλώριο συνήθως ανοιών με φορτίο μειών 1, άρα το κοβάλτιο έχει βαθμή δοξίδωσης 2Σ. Η αμμονία και το χλώριο είναι μονοδραστικά, άρα είναι οκταεδρική ένωση. Και ας πούμε ότι διαλύσαμε μέρος από την ουσία αυτή και ετοιμάσαμε ένα διάλειμμα γνωστής συγκέντρωσης σε νερό. Περιμένεις να εμφανίσει εγωγημότητα ή όχι? Λογικά όχι. Αν και όπως ξέρουμε, τα λογόνα έχουν την τάση να αντικαθίσσανται από αλλαλίγκαντ, όπως και η αμμονία. Είδαμε σε κάποιες συνθέσεις ότι έπρεπε να διαλύσουμε την ένωση, όχι σε νερό, αλλά σε αερό διάλειμμα αμμονίας, ώστε η ισορροπία μεταξύ συναρμοσμένης και ελεύθερης αμμονίας να βρίσκεται από την πλευρά της συναρμοσμένης. Η αμμονία όμως και ένα αποσυναρμοστή δεν περιμένουμε να δώσει αγωγημότητα, εκτός αν αναφερόμαστε σε μια επόμενη υδρολυσίδηση. Ναι, αυτό θα ήταν μια περιπλοκή. Εδώ όμως μιλάμε για απλούστερες περιπτώσεις. Πρακτικά αναμένεις η ένωση αυτή να συμπεριφέρεται ως μη ηλεκτρολύτης, ως τυπική μωριακή ένωση στο ιδαντικό της διάλειμμα. Ας πούμε τώρα ότι παρατηρήσει μια κάποια αγωγημότητα στο διάλειμμα και δεν οφείλεται σε κάποια υπολήματα κατεργασίας ή κάτι τέτοιο. Τι σκέφτεσαι τώρα? Ότι πιθανόν υπάρχει ισορροπία μεταξύ συναρμοσμένου και ελεύθερου ιόντος χλωρίου. Έτσι δημιουργείται έναν ιόν και το υπόλοιπο σύστημα παραμένει ως ένα κατιόν. Ακριβώς αυτό. Κι αυτό χαρακτηρίζεται ως συμπεριφορά ηλεκτρολύτη ένα προς ένα. Δηλαδή ένα κατιόν και ένα ιόν. Θα ήταν διαφορετικά αν είχαν αποσυναρμοστεί και τα δύο χλώρια της ένωσης. Τότε θα είχαμε ηλεκτρολύτη ένα προς δύο. Ένα κατιόν και δύο αν ιόντα. Αναμόριο της αρχικής ουσίας. Αυτό θα το καταλάβουμε βέβαια από την τιμή της αγωγημότητας. Πιστεύω πως ένα διάλειμμα πιο πλούσιο σε ιόντα θα έγινε το ηλεκτρικό ρεύμα περισσότερο. Βεβαίως αξία έχει να προσδιοριστεί η μωριακή αγωγημότητα της Ένωσης που ενδιαφέρει σε συνθήκες άπειρης αρέωσης οπότε εκ των πραγμάτων αν είναι ηλεκτρολύτης θα εμφανίζεται και ως ισχυρός ηλεκτρολύτης. Και σε τι μας βοηθάει αυτό. Βοηθάει ως προς το ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις σχέσεις του Κολραούς που συνδέει την παρατηρούμενη αγωγημότητα σε μια ορισμένη συγκέντρωση της ουσίας με τη συγκέντρωση αυτή με το είδος του ηλεκτρολύτη όπου ανήκει η ουσία και με την αγωγημότητά της σε άπειρη αρέωση. Αυτό δεν είναι κάπως περίπλοκο. Ήδη αναφέραμε τρία τέσσερα μεγέθη και μεταβλητές. Σκέψου ότι τη συγκέντρωση την ελέγχεις με την έννοια ότι εσύ ετοιμάζεις το διάλειμμα. Επιπλέον την αγωγημότητα στο συγκεκριμένο διάλειμμα τη μετράς. Άρα μένουν λιγότεροι παράγοντες από ό,τι εσύ πίστευες. Και η βιλογραφία μπορεί να βοηθήσει με κάποιες υποδείξεις ή αναφορές ή κάποιες τιμές. Ειδικά στην περίπτωση των ενώσεων συναρμογής υπάρχει αρκετή τεκμηρίουση και μάλιστα δεν υπάρχει ανάγκη να γίνει μια πλήρης μελέτη σε διαλείμματα διαφόρων συγκεντρώσεων ώστε να προσεγγιστεί η αγωγημότητα σε άπειρη αρέωση. Φαντάζομαι θα πρόκειται για τη σύνοψη αποτελεσμάτων πολλών μετρήσεων και την ομαδοποίησή τους. Πώς όμως? Αρχήν οι διαλείτες που χρησιμοποιούνται για τέτοιου είδους μετρήσεις είναι λίγοι και συγκεκριμένοι. Ακόμη και αν μια ένωση συναρμογής δίησταται ως άλλας που είναι προφανώς είναι ένας ισχυρός ηλεκτρολίτης. Ναι βέβαια, αλλά για παράδειγμα είπαμε πιο πριν για το σύμπλοκο του Κοβαλτίου ότι θα έμοιασε με ηλεκτρολίτη ένα προς ένα. Εμένα αυτό το ένα προς ένα μου φέρνει στο μυαλό το μαγειρικό αλάτι. Όμως το κατιόν του σύμπλοκου δεν μοιάζει σε όγκο με το κατιόν του Νατρίου. Δεν έχει αυτό επίπτωση στη μέτρησή μας. Φυσικά και έχει. Και σε αυτό το πράγμα οι εκτενείς παρατήρησεις έδωσαν λύση. Αρκεί για την περίπτωσή μας να πραγματοποιήσεις μια αξιόπιστη μέτρηση αγωγημότητας για διάλειμμα της ουσίας σου σε συγκέντρωση 10 στη μειών 3 μόλις 1 λίτρο. Θα υπάρχουν προφανώς στιγμές αγωγημότητας που χρησιμοποιούνται ως οδηγή για την αποτίμηση της μέτρησης. Έτσι δεν είναι. Ακριβώς. Για διαλύτη νερό για παράδειγμα μέτρησης, σαν και αυτή που είπαμε, μια αγωγημότητα στην περιοχή 110 με 130 σημαίνει ότι έχουμε ηλεκτρολίτη ένα προς ένα. 230 με 270 σημαίνει ηλεκτρολίτη ένα προς δύο και τα λοιπά. Και αν βρω για παράδειγμα 180, τι σημαίνει αυτό? Ένα προς ενάμιση ας πούμε. Αυτό είναι μία ένδειξη πως κάτι δεν πάει καλά, μάλλον με την ουσία, αφού υποτίθεται ότι το όργανο το έχεις βαθμονομήσει και ρυθμίσει σωστά πριν την εκτέλεση της μέτρησης. Άρα, έλα τώρα και πες μου, σου δίνουμε εδώ ένα στερεοδείγμα που έχει μοριακό τύπο κοβάλτιο χλόριο 3 αμμονία 5 νερό. Τι μπορείς να πεις για το συγκεκριμένο. Όλα τα μόρια είναι πιθανά λίγα, αλλά αν συναρμοστούν όλα θα έχουμε αριθμό συναρμογής 9, πολύ μεγάλο για κοβάλτιο. Το νερό θα μπορούσε να είναι κρυσταλικό νερό και άρα να μην συμμετέχει στο σχηματισμό του συμπλόκου. Και αυτό είναι μία πιθανότητα. Η αγωγημότητα όμως θα μας δείξει στην περίπτωση αυτή. Έδειξε και η τιμήτηση ήταν 410. Η περιοχή 400 με 440 ανήκει στους ηλεκτρολίτες 1 προς 3. Τι έχεις να πεις τώρα. Φαίνεται πως τα τρία χλωριά είναι ελεύθερα ιόντα και δεν συναρμόζονται στο κοβάλτιο. Άρα πιθανότατα έχουν συναρμοστεί αξιουδέτερα λίγκαντ, το νερό και οι πενταμονίες. Ακριβώς. Φυσικά θα μπορούσε το ίδιο συμπέρασμα να βγάλει κάποιος με καθαρά χημική διαδικασία. Θυμάσαι? Είναι η προσθήκη περίσχεσης νητρικού αργύρου σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος της ουσίας και μέτρηση του βάρους του δυσδιάλιτου χλωριούχου αργύρου που θα καταβυθισθεί μόνο που στην περίπτωση εκείνη χάνουμε τη συγκεκριμένη ποσότητα δείγματος ενώ στην περίπτωσή μας απλώς έχουμε το διάλειμμα που μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε και για άλλες μετρήσεις αν επιθυμούμε.