Grupa: 23 Zespół: 1	Ćwiczenie: 6	Data: 12.04.2010
	Wyznaczanie stałej równowagi reakcji metodą podziału.	Ocena:

Część teoretyczna.

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_i1

, zatem K_aK_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

Do kolby stożkowej ze szlifem o poj. 250 cm³ wprowadza się 90 cm³ 0.01 molowego roztworu KI oraz 10 cm³ nasyconego roztworu I₂ w CCl₄. Zawartość wytrząsa się w temperaturze otoczenia przez ok. 15 min. Następnie pobiera się po dwie próbki z każdej fazy – dwa razy po 2 cm³ z warstwy niewodnej i dwa razy po 10 cm³ z warstwy wodnej, przy czym próbki z warstwy niewodnej przenosi się do kolb zawierających po 10 cm³ 0.1 molowego roztworu KI i oznacza się miareczkowo 0.01 oraz 0.1 molowym roztworem Na₂S₂O₃ stężenie I₂.

Część obliczeniowa.

Warunki pomiaru:

Temperatura pokojowa

Oznaczenia:

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

V_Na2S2O3 - objętość 0.01 molowego( dla warstwy wodnej) lub 0.1 molowego (dla warstwy niewodnej) 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;}

K_{N - stała podziału Nernsta (KN = 360)}

Wyniki:

	w. wodna	w. wodna	w. niewodna	w. niewodna
Vfazy [cm^3]	10	10	2	2
VNa2S2O3 [cm^3]	10.6	10.9	21.5	21.0
CI2 w fazie	0.0106	0.0109	0.5375	0.5250

Średnie wartości:

C_{I2 (H2O)} – 0.0108, C_{I2 (CCl4 )} – 0.5313

Wnioski:

Reakcja jest endotermiczna, H_r>0 ( izobara Van’t Hoffa), a więc wraz ze wzrostem temperatury kierunek reakcji przesunie się w stronę produktów (reguła przekory).