Nr grupy : 24T1 Nr zespołu : 1	Numer ćwiczenia:5	Data : 08.04.2011
Kornelia Ochab Daria Standera Iwona Majcher	Temat: Wyznaczanie stałej równowagi reakcji metodą podziału.	Ocena :

Wstęp teoretyczny.

Stan równowagi – stan układu, w którym następuje zrównanie prędkości procesów biegnących w przeciwnych kierunkach, a zmiana potencjału termodynamicznego ΔG=0.

Stan ten opisuje termodynamiczna stała równowagi, która przyjmuje stałą wartość, gdy temperatura i ciśnienie są stałe.

Prawo podziału Nernsta

Jeśli do układu zawierającego dwie nie mieszające się ze sobą ciecze dodamy trzeciej substancji, która się w nich rozpuszcza, to stosunek stężenia tej substancji w jednej warstwie ciekłej ( c₁) do stężenia w drugiej warstwie ciekłej (c₂) jest wartością stałą w stałej temperaturze:

$\frac{c_{1}}{c_{2}} = K = const\ (T = const)$ , gdzie K - współczynnik podziału.

Dla przeprowadzanej reakcji:

Stała równowagi przedstawia się następująco:

W warunkach prowadzenia reakcji, stężenie wolnego jodu I₂ w stanie równowagi jest tak małe, że przyjmuje się . Nie uwzględniając charakterystycznych właściwości jonów, współczynniki aktywności I⁻ i I₃⁻ są jednakowe, więc stosunek $\frac{\gamma_{I_{3}^{-}}}{\gamma_{I^{-}}}$ ≅1, a całe wyrażenie:

≅ 1

Zatem stała stężeniowa jest w przybliżeniu równa stałej termodynamicznej : K_a K_c .

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej równowagi reakcji w roztworze wodnym i w roztworze KI korzystając ze współczynnika podziału jodu pomiędzy fazę wodną i organiczną (cykloheksanową). Stałą podziału oraz stężenia I₂ i jonów I⁻, I₃⁻ uzyskałyśmy na podstawie pomiaru absorbancji.

3. Sposób wykonania ćwiczenia.

Do dwóch kolb ze szlifem pobrałyśmy po 20 cm³ gotowego roztworu jodu w cykloheksanie, po czym dodałyśmy jeszcze po 20 cm³ cykloheksanu i wymieszałyśmy. Następnie do jednej z kolb dolałyśmy 50 cm³ wody destylowanej (układ 1), a do drugiej 50 cm³ 0,01 molowego roztworu KI (układ 2). Tak przygotowane roztwory umieściłyśmy na 20 min w wytrząsarce w celu doprowadzenia układu do stanu równowagi.

Kolejnym krokiem było zmierzenie absorbancji poszczególnych warstw (wodnej i organicznej) w układach 1 i 2 względem roztworu wzorcowego (układ 0).

Wyniki pomiarów i obliczenia.

	Absorbancja A	Współczynnik absorb. as	Stęż. I2 C =$\ \frac{A}{a_{s}}$ [$\frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}}$]	Stęż. I2 Cm = $\frac{C}{M}$ [$\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$]	Stała podziału KN = $\frac{C_{I_{2}(c - heks)}}{C_{I_{2}(H_{2}O)}}$
Próba 0	460nm	523nm
f. wodna	0,4169		0,00656	64,14	2,53*10^-4
f. organiczna		32,6500	0,0589	554,33	2,18*10^-3
Próba 1	460nm	523nm
f. wodna	0,2770		0,00656	42,62	1,68*10^-4
f. organiczna		15,6600	0,0589	265,87	1,05*10^-3
Próba 2		523nm
f. wodna
f. organiczna		31,1500	0,0589	528,86	2,08*10^-3

$$M_{I_{2}} = 253,8\ \frac{g}{\text{mol}}$$

Stężenie I₂ w wodzie:

$C_{I_{2}} = \ \frac{1}{K_{N}}\ *C_{I_{2(c - heks)}}$ $C_{I_{2}} = \ \frac{1}{8,64}*2,08*10^{- 3} = 2,41*10^{- 4\ }\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$

Stężenie jonów I₃⁻:

$$C_{I_{3}^{-}}\ \ ,\ \ \ C = \frac{A}{a_{s}}\ \ \lbrack\frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}}\rbrack$$
z 287 nm
64,63

$\overset{\overline{}}{C}\ _{I_{3}^{-}} = 64,18\ \frac{\text{mg}}{\text{dm}^{3}} = 2,53*10^{- 4}\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$

Stężenie jonów I^-:

C_I⁻ = C_oI⁻ − C_I3⁻

C_I⁻ = 0, 01 − 2, 53 * 10⁻⁴ = 9, 747*10⁻³ $\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}}$

Obliczenie stałej równowagi.

$$K_{C} = \frac{C_{I_{3}^{-}}}{C_{I_{2}}\ *\ C_{I^{-}}}$$

$K_{C} = \frac{2,53*10^{- 4}}{2,41*10^{- 4\ }*9,747{*10}^{- 3}} = 107,70\ $ $(\frac{\text{mol}}{\text{dm}^{3}})^{- 1}$

4. Wnioski

Stałe podziału Nernsta dla próby 1 i 2 znacznie odbiegają od wartości wyznaczonej dla roztworu wzorcowego, co może być wynikiem niedokładności wykonania roztworów, bądź też przechodzeniem jonów w inne formy.

Obliczenia stałej równowagi również opierają się na pomiarach absorbancji i wyliczonej stałej podziału, dlatego też jej wysoka wartość obarczona jest błędem.