3

numer studenta

DOROTA BARTCZAK

^{imię i nazwisko}

nr indeksu 116201

Wydział BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWIENIU

Semestr TRZECI

Rok akademicki 2003/2004

Laboratorium chemii fizycznej

Ćwiczenie nr 35

Oznaczanie stałej równowagi reakcji J₂ +J^- J₃.

^{Tytuł ćwiczenia}

ocena_____

-1-

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

I POJĘCIA PODSTAWOWE.

FAZA - to część układu oddzielona od pozostałych części wyraźnymi granicami oraz rządzona jednym równaniem stanu.

LICZBA STOPNI SWOBODY - to liczba parametrów układu, które możemy zmieniać nie niszcząc jego struktury.

II REGUŁA FAZ GIBBSA.

Reguła ta określa maksymalną liczbę faz P w stanie równowagi fazowej układu o F stopniach swobody, zawierającego K składników.

F = K + 2 - P

III RÓWNANIE CLAUSIUSA - CLAPEYRONA.

Równanie to przedstawia zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, dla przemian fazowych.

,

gdzie:

p - ciśnienie,

T - temperatura,

ΔH - zmiana entalpii przemiany,

ΔV - zmiana objętości składników.

IV PRAWO PODZIAŁU NERNSTA.

W stanie równowagi pomiędzy dwiema fazami stosunek stężeń (c₁ i c₂) trzeciej substancji rozpuszczonej w każdej z tych faz jest wielkością stałą (zwaną współczynnikiem podziału α) w danych warunkach temperatury i ciśnienia.

,

gdzie:

α - współczynnik podziału,

c₁ - stężenie trzeciej substancji, rozpuszczonej w pierwszej fazie,

c₂ - stężenie trzeciej substancji, rozpuszczonej w drugiej fazie.

Wartość współczynnika α zależy od temperatury, ciśnienia i rodzaju rozpuszczalnika.

V OZNACZANIE STAŁEJ RÓWNOWAGI REAKCJI J₂ +J^- J₃.

Jod źle rozpuszczalny w wodzie, dobrze rozpuszcza się w wodnych roztworach KJ, dzięki zachodzącej w układzie reakcji:

J₂ +J^- J₃

-2-

Stałą równowagi tej reakcji można obliczyć wykorzystując różnice podziału jodu pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodę K oraz pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodny roztwór KJ, K₁. Zgodnie z prawem Nernsta i po dokonaniu odpowiednich przekształceń otrzymujemy:

Stałą równowagi reakcji K_c można zatem obliczyć oznaczając współczynnik podziału jodu pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodę K a także współczynniki podziału jodu K₁ pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodne roztwory KJ o różnych stężeniach [J^-]

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

I CEL I METODA ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie równowagi reakcji J₂ +J^- J₃ na podstawie pomiaru absorbancji próbek górnej fazy z roztworu dwufazowego, składającego się z roztworu jodu w KJ (dolna faza) i jodu rozpuszczonego w toluenie (górna faza).

II TABELA Z WYNIKAMI ORAZ OBLICZENIA.

Z prawa Lemberta-Beera wynika, że absorbancja jest wprost proporcjonalna do stężenia c substancji absorbującej

A = A_o ּ 1 ּ c

gdzie:

A_o - molowy współczynnik absorbancji

1 - grubość warstwy roztworu.

Lp	[J^-] w stężenie KJ [M]	A2i	K1i
1	1,0	0,11	1,38	-0,28
2	0,8	0,12	1,71	-0,42
3	0,6	0,14	2,80	-0,64
4	0,4	0,15	3,75	-0,74
5	0,2	0,18	18,00	-0,94
1	J2 w toluenie	A1=0,19	—	—

gdzie:

A_2i - absorbancja kolejnych próbek fazy górnej,

K_1i - współczynniki podziału jodu pomiędzy rozpuszczalnik organiczny, a wodne roztwory

KJ:

K - współczynnik podziału jodu pomiędzy rozpuszczalnik organiczny i wodę:

=
=1

-3-

A₂₀ - wartość odczytana z wykresy A_2i = f (C_KJ) metodą ekstrapolacji:

= 0,19

III WYKRESY.

1. Wykres zależności A_2i = f (C_KJ).

A_2i

C_KJ

2. Wykres zależności
= f (C_KJ).

C_KJ

Wykres ten przedstawia liniową zależność określoną wzorem:

= 0,82 C_KJ - 1,09

Współczynnik kierunkowy tej prostej, liczbowo jest równy stałej równowagi reakcji K_c, można go obliczyć metodą najmniejszych kwadratów:

-4-

= 0,82

IV WNIOSKI.

W ćwiczeniu otrzymałam następującą stałą równowagi reakcji J₂ +J^- J₃:

K_c = 0,82

Na błąd w wartości otrzymanej stałej mogło mieć wpływ zabrudzenie kuwet pomiarowych w kolorymetrze, a co za tym idzie zawyżona wartość absorbancji danej próbki. Nieprawidłowości mogło spowodować także niedokładne odmierzanie objętości KJ i wody, a przez to inne niż zadane stężenia próbek, jak również nieprecyzyjne odmierzanie objętości jodu w toluenie. Ze względu na to, że mierzyłam absorbancjię tylko górnej fazy układu bardzo ważne było dokładne wymieszanie próbek w. Zbyt krótkie i za mało intensywne mieszanie mogło spowodować niewłaściwe rozmieszczenie jodu w każdej z faz.

-5-

---