Marzena Chmielecka 1

Biotechnologia numer studenta

Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Politechniki Łódzkiej

Środa 12¹⁵ - 16⁰⁰

Ćwiczenie nr 35

Oznaczanie stałej równowagi reakcji I₂ + I^- I₃^-

Data wykonania ćwiczenia: 07. 11. 2007 r.

Data oddania sprawozdania: 14. 11. 2007 r.

Wstęp teoretyczny:

Stała równowagi to współczynnik opisujący stan równowagi odwracalnych reakcji chemicznych. Stała ta jest równa ilorazowi reakcji w stanie doskonałej równowagi, t.j. w sytuacji gdy szybkość reakcji w stronę od substratów do produktów i od produktów do substratów jest dokładnie taka sama.

Prawo podziału Nernsta albo krótko prawo podziału określa sposób, w jaki dowolna substancja chemiczna ulega podziałowi pomiędzy dwie oddzielone od siebie, ale pozostające w kontakcie fazy objętościowe (ośrodki). Układy, w których może zaistnieć równowaga podziałowa (rodzaj równowagi dynamicznej), to np. gazy lub pary rozdzielone membraną półprzepuszczalną, gaz i ciecz oraz dwie ciecze niemieszające się lub oddzielone membraną.

Jod, źle rozpuszcza się w wodzie, ale dobrze rozpuszcza się natomiast w wodnych roztworach jodku potasu, dzięki zachodzącej w układzie reakcji:

I₂ + I^- I₃^- (1)

Stała równowagi tej reakcji jest wyrażona wzorem:

(2)

W stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem, zgodnie z prawem podziału Nernsta, stosunek stężeń jodu w obu fazach- rozpuszczalniku organicznym i wodzie jest stały i równy współczynnikowi podziału K, który wyrażony jest równaniem:

(3)

W stałej temperaturze i pod stałym ciśnieniem stosunek stężeń jodu w rozpuszczalniku organicznym i wodnym roztworze jodku potasu jest stały i określony współczynnikiem podziału K₁, wyrażonym zależnością:

(4)

Dzieląc powyższe równania stronami otrzymujemy następującą zależność:

(5)

Po uwzględnieniu zależności (5) w równaniu (2) otrzymujemy zależność pomiędzy stałą równowagi reakcji K_c i współczynnikami podziału jodu pomiędzy fazę organiczną i wodną, K oraz fazę organiczną i wodny roztwór jodku potasu K₁:

Stałą równowagi K_c dla reakcji (1) można obliczyć oznaczając współczynnik podziału jodu K pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodę, a także współczynniki podziału jodu K₁ pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodne roztwory jodku potasu o różnych stężeniach jonów jodkowych [I^-].

Obliczenia:

Lp.	[I^-]w Stężenie KI	(A2)i	(K1)i
1.	1,0	0,12	0,75
2.	0,8	0,14	1,00
3.	0,6	0,165	1,43
4.	0,4	0,18	1,80
5.	0,2	0,22	3,67

1. Obliczam współczynnik podziału jodu pomiędzy fazą organiczną i wodny roztwór jodku potasu z zależności:

gdzie: A₁= 0,28

Przykład obliczenia dla stężenia KI = 1 M:

2. Wyznaczanie wartości (A₂)₀ przez ekstrapolację z wykresu zależności (A₂)_i od c_KI:

c_KI

(A₂)₀ = 0,26

3. Obliczam współczynnik podziału jodu pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodę [K] z zależności:

gdzie: (A₂)₀ = 0,26

A₁= 0,28

4. Wykres zależności
   od stężenia jodku potasu c_KI:

c_KI

Wyznaczam z wykresu (wykonanego metodą najmniejszych kwadratów) współczynnik kierunkowy [a], który liczbowo jest równy stałej równowagi reakcji K_c:

korelacja: 0,99186

stąd stała równowagi reakcji I₂+ I^- = I^-₃:

K_c = 15,125

Wnioski:

Z przeprowadzonego przez mnie doświadczenia można zauważyć, że wraz ze wzrostem stężenia roztworu jodku potasu maleje zmierzona absorbancja [(A₂)_i] dla poszczególnych stężeń KI. Stała równowagi reakcji I₂+ I^- = I^-₃ otrzymana przeze mnie w ćwiczeniu wynosi: 15,125, co wskazuje, że reakcja ta ma silna tendencję do tworzenia produktów. Wyniki są obarczone błędem, który mógł być spowodowany zabrudzeniem kuwet pomiarowych. Na błędy mogła mieć też wpływ niedokładność wykonywanych pomiarów.

6

---