Wydział: IiTCh		Janusz Budzowski Marek Budziaszek Robert Woloszyn	Data: 18.10.2001
gr.34				Ocena:
Zespół 2	Ćwiczenie 2	Temat: Wyznaczanie stałej równowagi metodą podziału Nernsta dla reakcji

1. Wstęp teoretyczny

Doświadczenie opiera się na reakcji
. Stała termodynamiczna dla tej reakcji ma postać:
.

a ponieważ powyższy wzór nie uwzględnia cech charakterystycznych jonów, więc współczynniki aktywności tych jonów, w tym samym roztworze, są sobie równe. Wynika z tego, że wyrażenie
= 1, i że stała stężeniowa reakcji jest w przybliżeniu równa stałej termodynamicznej.

K_a
K_c

Reakcja prowadzimy w środowisku wodnym i niewodnym (CCl₄), w których stężenia jodu są różne. Po ustaleniu się stanu równowagi oznacza się zawartość jodu w mieszaninach reakcyjnych przez miareczkowanie roztworem tiosiarczanu sodu. Miareczkując warstwę wodną oznacza się całkowitą zawartość jodu, sumę I₂ i
, ponieważ jony
są nietrwałe i ulegają rozpadowi w czasie miareczkowania:

Natomiast przez miareczkowanie warstwy niewodnej oznacza się stężenie I₂ w CCl₄ w stanie równowagi z I₂ w fazie wodnej. Następnie oblicza się równowagowe stężenia poszczególnych reagentów, wykorzystując do tego celu współczynnik podziału jodu między warstwę wodną i CCl₄.

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej równowagi reakcji
w roztworze wodnym na podstawie wyników miareczkowania i współczynnika podziału jodu między wodę i czterochlorek węgla.

3. Zadanie

Sporządzono następujące roztwory:

• 0.1 molowy roztwór KI, który rozcieńczono aby uzyskać 0.01 molowy,

• 0.01 molowy roztwór tiosiarczanu sodu
  ,

• 1% roztwór skrobi według przepisu: 1g skrobi + 20cm³ H₂O + 80cm³ ciepłej H₂O.

Sporządzono roztwór badany:

nasycony I₂ 12cm³ CCl₄ + 60cm³ 0.01 molowego KI

Po sporządzeniu roztwór umieszczono w wytrząsaczu na 20 min. Po tym czasie odczekano ok. 10 min, aby układ 2 nie mieszających się cieczy doszedł do stanu równowagi chemicznej, fizycznej i termicznej.

Pobrano od razu (aby nie zachwiać równowagi układu) po dwie próbki:

• 10cm³ z warstwy górnej (wodna),

• 4cm³ z warstwy dolnej (organiczna),

do kolbek, z tym, że próbki z warstwy organicznej uzupełniamy 10cm³ roztworu 0.1 molowego KI.

Uzyskane 4 próbki miareczkujemy roztworem 0.01 molowym
w obecności skrobi jako wskaźnika aż do odbarwienia.

Uzyskane wyniki w temperaturze 20°C:

K_N (18°-25°) I₂ między CCl₄ a H₂O = 85 , c_Na2SO3= 0.01 mol

20^oC		w. wodna [cm³]	w. wodna [cm³]	w. organiczna [cm³]	w. organiczna [cm³]
		Vfazy [cm^3]	10	10	4	4
		VNa2S2O3 [cm^3]	1.0	0.8	4.7	4.2
		CI2 w fazie	0.015	0.012	0.0587	0.0525
Wartość średnia CI2 w fazie		0.0045		0.0556

4. Opracowanie wyników

Obliczenia prowadzimy z następujących zależności:

5. Wnioski

Reakcja
jest endotermiczna, ΔH_r>0 (→ izobara Van't Hoffa), a więc wraz ze wzrostem temperatury kierunek reakcji przesunie się w stronę produktów (reguła przekory). Tak niska stała równowagi w 20°C może wynikać z błędu popełnionego przez osobę miareczkującą, lub z niedokładności wykonania roztworów użytych w ćwiczeniu.

---