Ćwiczenie nr 14	TEMAT :WYZNACZANIE STAŁEJ RÓWNOWAGI REAKCJI
			Wydział : WTiICH Inżynieria Chem.
Ocena :		Podpis :

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej równowagi reakcji:

/1/

i wykazanie, że wielkość ta nie zależy od stężeń reagentów.

Doświadczenie prowadzi się w warunkach, w których można przyjąć, że przybliżona stała K_c ma wartość zbliżoną do stałej termodynamicznej K_a.

/2/

W warunkach doświadczenia stężenie wolnego jodu w stanie równowagi reakcji jest bardzo małe i można przyjąć, że
. Dla jonów
1 oraz
; wielkości te można określić ze wzoru Debye'a -Huckela ( dla rozcieńczonych wodnych roztworów elektrolitów w temp. 298K ).

/3/

Siłę jonową roztworu definiuje się wzorem:

/4/

gdzie:

z_i -wartościowość jonu

c_i -stężenie molowe jonu w roztworze.

Ponieważ wzór /3/ nie uwzględnia indywidualnych cech jonów, więc w tym samym roztworze współczynniki aktywności jonów są jednakowe, zatem stosunek
i wyrażenie.
Wynika stąd, że K_a=K_c.

Reakcję prowadzi się w dwóch układach różniących się stężeniem jodu. Stan równowagi ustala się szybko. Ilość jodu w mieszaninie reakcyjnej oznacza się za pomocą miareczkowania roztworem tiosiarczanu sodowego. Jednak w ten sposób oznacza się całkowitą zawartość jodu J₂ i J₃^- w roztworze wodnym.

/5/

oraz

/6/

ponieważ jony J₃^- są nietrwałe i rozpadają się w czasie miareczkowania. Do obliczenia stałej równowagi należy znać oddzielnie stężenie wolnego J₂ i stężenie jonu trójjodowego J₃^- w stanie równowago. Należy więc w inny jeszcze sposób oznaczyć ilość jednego z tych reagentów. Otóż stężenie wolnego jodu w mieszaninie reakcyjnej można wyznaczyć na podstawie prawa podziału Nernsta, skąd wynika nazwa metody -metoda podziału. W tym celu wodny roztwór, w którym zachodzi reakcja chemiczna wytrząsa się z czterochlorkiem węgla. Praktycznie tylko J₂ rozpuszcza się w CCl₄ i przechodzi do warstwy organicznej w takich ilościach, że stosunek jego stężeń w obu warstwach równa się współczynnikowi podziału. Ustala się równowaga dwóch procesów: równowaga reakcji chemicznej w roztworze wodnym oraz równowaga podziału J₂ pomiędzy wodę i CCl₄. Stężenie J₂ w CCl₄ w stanie równowagi obu procesów oznacza się również na pomocą miareczkowania roztworem Na₂S₂O₂. Znając współczynnik podziału J₂ pomiędzy CCl₄ i wodę oraz stężenie J₂ w warstwie czterochlorkowej oblicza się stężenie wolnego J₂ w warstwie wodnej. Na tej podstawie można już obliczyć stężenia poszczególnych reagentów oraz stałą równowagi.

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

wyniki	rozdzielacz 1	rozdzielacz 2
[ml/5ml próbki]	23,0	7,5
[ml/5ml próbki]	11,5	6,3
[mol/l]	0,023	0,0075
[mol/l]	0,0115	0,0063
[mol/l]	0,23*10^-3	0,075*10^-3
[mol/l]	0,011	0,006
[mol/l]	0,089	0,094
K	552	885

1. OBLICZENIE STĘŻENIA MOLOWEGO W WARSTWIE CZTEROCHLORKOWEJ:

gdzie:

-ilość ml Na₂S₂O₃ zużyta do miareczkowania próbki pobranej z warstwy czterochlorkowej.

2. SUMA STĘŻEŃ MOLOWYCH JODU J₂ I JONÓW
   :

3. STĘŻENIE WOLNEGO JODU J₂ W WARSTWIEWODNEJ:

= k *

gdzie: k-0,01

4. STĘŻENIE MOLOWE JONÓW
   W WARSTWIEWODNEJ:

=
-

5. STĘŻENIE MOLOWE JONÓW JODKOWYCH
   W WARSTWIEWODNEJ:

= 0,1-

6. OBLICZENIE STAŁEJ REAKCJI RÓWNOWAGI:

---