Grupa 22 Zespół 4	Ćwiczenie nr 5.	Data: 97.06.11
Jacek Stachecki Andżelika Zachara	Wyznaczenie stałej równowagi reakcji tworzenia kompleksów jodu z aromatami.	Ocena:

1. Część teoretyczna.

Oddziaływanie między promieniowaniem elektromagnetycznym a substancją, polegające na pochłanianiu części promieniowania przez substancję (absorpcja) lub oddawaniu części energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego (emisja) jest domeną spektroskopii. Jedną z metod spektroskopowych jest spektrofotometria. Polega ona na badaniu absorpcji zachodzącej podczas przechodzenia światła przez próbkę badanej substancji (gazowej, ciekłej, stałej w roztworze lub w zawiesinie).

Spektrofotometria obejmuje trzy zakresy promieniowania elektromagnetycznego:

- promieniowanie nadfioletowe UV (ultrafiolet), l(200-400 nm)

- promieniowanie widzialne VIS (visible) l=(400-800 nm )

- promieniowanie podczerwone IR (infrared) l=(2000-25000 nm)

Wiązka światła monochromatycznego przechodząca przez ośrodek jednorodny optycznie może być pochłaniana. Równocześnie jednak część padającego promieniowania ulega odbiciu na granicy faz oraz rozproszeniu na cząsteczkach ośrodka. Przy odpowiednio dobranych warunkach pomiaru straty spowodowane odbiciem i rozproszeniem promieniowania są bardzo małe. W celu wyeliminowania poprawek na promieniowanie odbite należało by stosować pomiary porównawcze polegające na przepuszczeniu wiązki światła raz przez roztwór badany umieszczony w kuwecie, drugi raz natomiast przez odnośnik, którym jest czysty rozpuszczalnik umieszczony w takiej samej kuwecie. Możemy wówczas przyjąć, że straty spowodowane odbiciem światła na granicy faz są w obu przypadkach jednakowe. Zależność natężenia światła przepuszczonego (I) od natężenia światła padającego (I0) i grubości warstwy (b) ośrodka pochłaniającego jest ujęte prawem Lamberta:

gdzie k jest współczynnikiem zależnym od rodzaju substancji.

Stosunek nosi nazwę przepuszczalności. Natomiast wyrażenie nosi nazwę absorpcji. Wartość absorpcji jest oczywiście zależna od długości fali światła padającego. W przypadku roztworów absorpcja światła zależy nie tylko od grubości warstwy i specyficznych własności składników, ale również od ich stężeń.

Zgodnie z prawem Beera, absorpcja składnika rozpuszczonego w rozpuszczal-niku, który sam nie absorbuje światła o danej długości fali, jest wprost propor-cjonalna do stężenia tego składnika w roztworze (przy stałej grubości warstwy ).

Połączone prawo Lamberta Beera ma więc następującą postać :

gdzie: a - molowy współczynnik absorpcji

b - grubość warstwy

c - stężenie molowe składnika absorbującego.

Reakcja jodu z pierścieniem aromatycznym:

Cząsteczka jodu tworzy chętnie kompleksy z donorami elektronów, którymi na przykład są pierścienie aromatyczne czy też alkohole. Pod wpływem kwantu promieniowania elektromagnetycznego z układu aromatycznego wybijany jest elektron, który „lokuje” się w pustym orbitalu jodu. Związki kompleksowe tego typu nazywamy związkami z przeniesieniem ładunku. Powstający kompleks wykazuje maksimum absorbcji w paśmie bliskiego nadfioletu przy ok. 320 nm. Zarówno jod jak i etylobenzen przy tej długości fali wykazuje znikomą absorbcję. Na tej podstawie można spektrofotometrycznie ilościowo określić stężenie powstałego kompleksu.

2. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej równowagi reakcji jodu z aromatami metodę spektrofotometryczną

3. Część doświadczalna i obliczeniowa.

Odczynniki:

- roztwór 0.0004M I₂ w n-heptanie,

- roztwór 2M etylobenzenu w n-heptanie.

Przyrządy:

- 10 małych kolbek,

- pipety skalowe,

- spektrometr,

- kuwety.

Dla czystego roztworu jodu i aromatu dokonujemy pomiaru absorbancji.

	T%	A
Roztwór jodu	96.8 96.4 96.4	0.0153
Roztwór aromatu	90.0 90.0	0.0457

Wyliczamy molową absorbancję a_I i a_Ar.

gdzie: [i] - stężenie ; b - szerokość kuwety ; A - absorbancja

a_I = 0.0153/(0.998*0.0004) = 38.

a_Ar = 0.0457/(0.998*2) = 0.02289

Przygotowaliśmy 10 próbek przez wymieszanie roztworów jodu i aromatu w odpowiednich stosunkach objętościowych.

Obliczyliśmy początkowe stężenie aromatu i jodu.

Dla każdej próbki zostały wykonane po dwa pomiary absorbancji. Na podstawie oznaczonej A wyliczamy .

Otrzymane wyniki umieściliśmy w tabeli.

Stos.obj. jod : aromat	Stęż. jodu w próbce [I2]0	Stęż. arom. w próbce [Ar]0	A		f
1 : 0.05	3.810×10^-4	0.0950	0.284	10.52	14.19×10^-4
1 : 0.30	3.077×10^-4	0.462	0.241	2.164	14.04×10^-4
1 : 0.50	2.667×10^-4	0.666	0.276	1.500	10.62×10^-4
1 : 1.75	1.455×10^-4	1.276	0.279	0.785	5.85×10^-4
1 : 2.20	1.250×10^-4	1.375	0.251	0.727	5.80×10^-4
1 : 4.1	0.784×10^-4	1.608	0.204	0.622	4.76×10^-4
1 : 5.5	0.727×10^-4	1.636	0.180	0.611	5.18×10^-4
1 : 8.5	0.421×10^-4	1.789	0.141	0.559	4.26×10^-4
1 : 9	0.400×10^-4	1.800	0.135	0.555	4.32×10^-4
1 : 10	0.364×10^-4	1.818	0.131	0.550	4.12×10^-4

Wykreślamy zależność od :

Obliczamy współczynniki a i b :

K = 0.4225

4.Wnioski.

Uzyskana w doświadczeniu wartość stałej K = 0.4225 wskazuje iż reakcja jodu z aromatami jest przesunięta w lewą stronę i że w badanych roztworach jod występował głównie w postaci nieskompleksowanej.

---