Grupa: Zespół:	Ćwiczenie: 11	Data:
	Temat: Ekstrakcja.	Ocena:

I. Część teoretyczna.

Ekstrakcja to proces, który służy do wyodrębnienia związków rozpuszczonych w roztworach albo zawartych w mieszaninach stałych. Ekstrakcja służy rónież do usuwania zanieczyszczeń - jest to tzw. przemywanie. Zaleta ekstrakcji to naturalne rozpuszczalniki

W układzie składającym się z dwóch niemieszających się cieczy A i B oraz z trzeciej substancji C rozpuszczalnej zarówno w jednej jak i w drugiej cieczy zachodzi ustalenie stanu równowagi ilościowo opisanego równaniem Nernsta:

gdzie:

, - aktywność składnika C w fazie A i B.

W stałej temperaturze lewa strona wyrażenia jest wielkością stałą. Wielkość ta oznacza zazwyczaj K_N, nazywana jest współczynnikiem podziału.

Równanie może być stosowane jako przybliżone jedynie w przypadku roztworów bardzo rozcieńczonych, szczególnie ostrożnie w odniesieniu do roztworów elektrolitów, których współczynniki aktywności różnią się wyraźnie od jedności już dla stężeń rzędu 10^-2. Poważne odchylenia od prawa podziału wystąpią także w przypadku substancji asocjujących. Dodanie trzeciej substancji B do dwóch praktycznie nie mieszających się rozpuszczalników spowoduje wzrost ich wzajemnej rozpuszczalności, a więc współistniejące fazy są roztworami trójskładnikowymi o zmieniających się zawartościach A i C .

Prawo podziału nie będzie również zachowane, gdy w jednej z faz stężenie substancji rozpuszczonej określane jest dodatkowo reakcjami równowagowymi przebiegającymi w tej fazie. Odchylenia te mogą być podstawą do wyznaczenia stałej równowagi takiej reakcji. Reakcja:

przebiega jedynie w roztworze wodnym, nie zachodzi natomiast w fazie organicznej. Stałe równowagi powyższej reakcji wyraża się wzorem:

W przypadku gdy roztwór jest rozcieńczony, można przyjąć że współczynnik aktywności f_i≅1

, zatem K_a≅K_c.

Jeżeli faza wodna, w której ustala się powyższa równowaga znajduje się w kontakcie z fazą organiczną np. CCl₄, wówczas stężenie równowagowe I₂ określone jest również współczynnikiem podziału:

Jeżeli znana jest wartość współczynnika podziału K_N wówczas stężenie równowagowe jodu w roztworze wodnym możemy obliczyć na podstawie wartości stężenia jodu w fazie organicznej, wyznaczonej przez miareczkowanie fazy organicznej roztworem Na₂S₂O₃. Jednocześnie całkowite stężenie jodu w fazie wodnej (w postaci I₂ oraz I^-) może być wyznaczone analogicznie poprzez miareczkowanie warstwy wodnej. Wówczas:

Ćwiczenie ma na celu umożliwić nam wyznaczenie stałej K_C dla dwóch różnych temperatur dla reakcji: .

Wykonanie pomiaru:

II. Część obliczeniowa.

Warunki pomiaru:

T₁ = 15.0 ^oC

T₂ = 38.0 ^oC

Oznaczenia:

V_{fazy (H2O) lub (CCl4)} - objętość próbki warstwy H₂O lub CCl₄;

V_Na2S2O3 - objętość 0.01 molowego Na₂S₂O₃ zużyta w czasie miareczkowania;

C_{I2 (H2O) lub (CCl4)} - stężenie I₂ w warstwach (gdy H₂O, to suma przeliczona na I₂);

- stężenia równowagowe;

C_I2, C_Na2S2O3 - stężenia analityczne;

- stałe podziału Nernsta w odpowiednich temperaturach;

- stałe stężeniowe.

Wyniki:

Wnioski:

Jak widać z obliczeń wraz ze wzrostem temperatury wzrasta wartość stałej reakcji. Równowaga reakcji przesuwa się coraz bardziej w stronę tworzenia produktu. Pomiędzy entalpiami swobodnymi tej reakcji zachodzi zależność: . Z doświadczenia tego wynika też, że reakcja jest endotermiczna, H_r>0 ( izobara Van’t Hoffa).

Barwa roztworu I₂ w CCl₄ (niepolarny rozpuszczalnik) jest fiołkowa, czyli identyczna z zabarwieniem jodu gazowego, natomiast roztworu wodnego brunatna. Wynika stąd, że jod w rozpuszczalniku polarnym ulega pewnym przemianom, powodującym zmianę jego widma absorbcyjnego ( kompleksy z przeniesieniem ładunku).

Literatura.

1. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A.: Eksperymentalna chemia fizyczna. PWN, Warszawa 1982.