ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ

LABORATORIUM STUDENCKIE

Ćwiczenie nr 14

Wyznaczanie stałej równowagi reakcji

J₂ + J ^-- = J₃ ^-

Aparatura i urządzenia :

2 rozdzielacze na 250 cm³

pipety na 10 i 5 cm³

cylindry miarowe na 25 i 100 cm³

biureta

Odczynniki :

czterochlorek węgla / CCl₄ /

nasycony roztwór J₂ w CCl₄

0,01 n Na₂S₂O₃

0,1 n KJ

1% roztwór skrobi

WYKONAŁY :

Alicja Pawłowska

Mirosława Lipińska

Inż. Ch. rok II grupa II

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej równowagi reakcji i wykazanie że stała ta nie zależy od stężenia reagentów.

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

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

Siłę jonową roztworu μ definiuje się wzorem

gdzie:

z_i -wartościowość jonu;

c_i -stężenie molowe jonu w roztworze.

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

Rekcję 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.

oraz

ponieważ jony J₃^- są nie trwałe i rozpadają się w czasie miareczkowania.

Do obliczenia stałej równowagi należy znać oddzielnie stężenie wolnego J₂ i stężenie jonu trój jonowego J₃^- w stanie równowagi. Należy więc w inny jeszcze sposób oznaczyć ilość jednego z tych reagentów . Otóż stężenie jonu w mieszaninie reakcyjnej można wyznaczyć na podstawie prawa podziału Nernsta, stąd 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 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 l. w roztworze wodnym oraz równowaga podziału J₂ pomiędzy wodą i CCl₄. Stężenie J₂ w CCl₄ w stanie równowagi obu procesów oznacza się również za pomocą miareczkowania roztworem Na₂S₂O₃ . Znając współczynnik podziału J₂ pomiędzy CCl₄ i wodą 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

TABELA WYNIKÓW:

Wyniki	Rozdzielacz 1	Rozdzielacz 2
	3.65	7.3
	3.2	6.05
	3.65*10^-3	7.3*10^-3
	3.2*10^-4	6.05*10^-4
	3.65*10^-5	7.3*10^-5
	2.835*10^-4	5.32*10^-4
	0.1	0.099
K	-2.844*10^-3	-5.352*10^-3

3

4

---