Anna Wieczorek 03.12.2001

Wydział Chemii Spożywczej i Biotechnologii

Kierunek: Technologia Chemiczna

Gr. 3, semestr 3

LABORATORIUM Z CHEMII FIZYCZNEJ

Ćwiczenie nr 35

Temat: Oznaczanie stałej równowagi reakcji

I
+ I
↔ [I
]

Wstęp:

Prawo podziału mówi, że dla układu trójskładnikowego, zawierającego dwie ciecze A i B oraz składnik C rozpuszczalny w każdej z nich, mamy:

K =
(1)

Gdzie: c
to stężenia molowe odpowiadające ułamkowi ( roztwór C w A )

c
to stężenie molowe odpowiadające ułamkowi ( roztwór C w B )

K to stała podziału zależna od parametrów P i T

W przypadku, gdy składnik dysocjuje lub asocjuje w jednej z faz, wzór przybiera postać:

K =
(2)

Gdzie n jest stałą

Wykorzystanie prawa podziału , wymaga znajomości wartości stałych K i n. Można by je wyznaczyć, mierząc stężenia : c
i c
w obu fazach pozostających ze sobą w równowadze. Ale taki sposób postępowania napotyka na trudności analityczne. Dlatego badaniu poddaje się jedną fazę, łatwiejszą do analizy. A mianowicie przygotowuje się roztwór wyjściowy C w A o stężeniu c
(
). Pobiera się jego próbkę o objętości V
(w l ) i dodaje cieczy B o objętości V
(w l ). Składnik C przechodzi częściowo do roztworu C w A do cieczy B. Po ustaleniu się równowagi stężenie c
w fazie C + A maleje do c
, a w fazie C + B osiąga wartość c
. A zatem liczba moli składnika C, których ubyło z roztworu C w A wynosi (c
- c
)* V
. Stąd stężenie c
jest równe:

c
=
(3)

Stężenia c
i c
mierzy się metodą miareczkowania objętościowego, kolorymetryczną, refraktometryczną itd. Stałą podziału podziału wyraża się więc ostatecznie wzorem:

K =
(4)

Uwzględniając, że zależność lg c
= f(lg c
) jest liniowa, można stąd obliczyć wielkości n i lg K.

W niektórych przypadkach pomiary stałej podziału umożliwiają wyznaczenie stałej równowagi reakcji zachodzącej w jednej z faz, np.: jon dodany do wodnego roztworu jodku potasu ulega reakcji chemicznej:

I
+ I
= I
(5)

Której chemiczna stała równowagi wynosi:

K
=
(6)

Uwzględniając, że w wodnym roztworze KI część rozpuszczonego jodu jest w postaci wolnej, a część ulega związaniu, tworząc I
, stałą podziału jodu pomiędzy ten roztwór a ciecz organiczną ( benzen, tolusen, czterochlorek węgla ) można wyrazić:

K =
(7)

Gdzie indeksy „0” i „W” odnoszą się odpowiednio do warstwy cieczy organicznej i warstwy i warstwy wodnego roztworu KI.

Z wzorów: (6) i (7) otrzymuje się:

- 1 = K
*[I
]
(8)

gdzie K
=
oznacza stałą podziału pomiędzy „czystą” wodę bez KI i ciecz organiczną. A zatem mierząc wielkości K dla roztworów KI o różnych stężeniach oraz stałą K
można wyznaczyć stałą równowagi K
reakcji (5) .

Wyniki:

Lp.	[I ] stężenie KI	A	K	- 1

---