Ćwiczenie wykonali: grupa 22, zespół 6	Nr ćwiczenia :	Data :
Maciej Listek , Wojciech Bieleń , Piotr Tarnowski , Magdalena Smoleń	5	29. 05 .2001
Temat: Wyznaczanie stałej równowagi reakcji tworzenia kompleksów jodu z aromatami

Cząsteczka jodu tworzy połączenia z donorami elektronów. Elektrony z pierścienia np.benze- nowego ulegają przesunięciu w kierunku bliższego atomu jodu. Stałe równowagi reakcji tworzenia tych kompleksów są niewielkie.

Ar + I₂ = ArI₂

W widmie w nadfiolecie pojawiają się bardzo silne pasma pochłaniania przy około 300 nm. W obszarze tym nie absorbuje ani czysty jod , ani aromat. Umożliwi to zastosowanie spektro- fotometru do badania stężenia powstających kompleksów. Dla niewielkich stężeń absorbancja jest wielkością addytywną. Dla roztworu jodu i aromatu, mierzona wielkość jest równa sumie

absorbancji jodu, aromatu i kompleksu. Zgodnie z prawem Lamberta-Beera, absorbancja dla

każdego z tych składników jest równa iloczynowi absorbancji molowej a, szerokości kuwety b oraz stężenia składnika:

A =a_Arb[Ar] + a_Ib[I₂] + a_Arb[ArI₂]

Stężenie wolnego jodu [I₂] jest równe stężeniu początkowemu [I₂]₀ minus stężenie kompleksu

[ArI₂], podobnie stężenie wolnego aromatu [Ar] = [Ar]₀ - [ArI₂]. Po przekształceniach otrzymujemy następujące równanie:

które ma postać linii prostej y= b + a*x , gdzie x to odwrotność stężenia aromatu, a a i b to stałe. Kreśląc wykres tej funkcji i wyliczając współczynniki regresji liniowej można wyliczyć stałą K (ze współczynnika b wylicza się a_ArI2 i wstawiając do współczynnika a wylicza się K )

Widmo - rozkład natężenia promieniowania w zależności od jego energii, częstotliwości

lub długości fali

Widmo dostarcza wielu informacji o źródle danego promieniowania (tzw. Widmo emisyjne)

a często i o ośrodku , przez który ono przechodziło (tzw. widmo absorpcyjne)

Gdy fale elektromagnetyczne rozchodzą się w jakimś ośrodku, wtedy na ogół prędkość rozchodzenia

będzie różna dla fal o różnych długościach(dyspersja fal). Różnice miedzy falami elektromagnetycznymi o różnych częstotliwościach uwydatniają się szczególnie wyraźnie w wytwarzaniu i wykrywaniu promieniowania elektromagnetycznego. Stąd właśnie pochodzi

idea podziału całego widma elektromagnetycznego na szereg zakresów.

Kryterium podziału stanowią właściwości promieniowania, a także sposoby jego wytwarzania

i detekcji

Fale radiowe

mikrofale

podczerwień

Fale widzialne

Nadfiolet

Promienie Roentgena

Promienie gamma

10⁹ 10¹² 5* 10¹⁴ 10¹⁵ 10¹⁷ 10²¹

Częstotliwość w Hz

10^-1 10^-3 10^-6 10^-7 10^-8 10^-12

Długość fali w m

Klasyfikacja widm. Wszystkie ciała pobudzone do świecenia wysyłają promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie widzialnym lub w podczerwieni i nadfiolecie. Widma takie

nazywamy emisyjnymi.

Prócz widm emisyjnych istnieją również widma absorpcyjne. Obserwujemy gdy na drodze światła

znajdzie się ciało np. gaz lub ciecz, które pochłania promieniowanie o długościach * . Wówczas

z widma źródła światła zostają wycięte charakterystyczne linie(lub cale pasma) absorpcyjne.

Przykładem linii absorpcyjnych mogą być linie Fraunhofera występujące na tle ciągłego widma Słońca.

Związek pomiędzy widmem emisyjnym , a absorpcyjnym jest uwarunkowany samą budową atomów

lub cząsteczek danej substancji. Atom może przechodzić do wyższych stanów energetycznych

pochłaniając foton o energii dopasowanej do dozwolonych przejść energetycznych w tym atomie.

Następnie przechodząc na poziom niższy lub inaczej do stanu energetycznie niższego wysyła foton

(lub kilka fotonów , jeśli stan podstawowy osiąga przez kolejne przechodzenie przez kilka coraz

niższych poziomów)

Dlatego widmo absorpcyjne jest jakby odwróceniem widma emisyjnego

Absorpcja promieniowania , a struktura cząsteczki — absorpcja promieniowania elektromagnetycznego przez cząsteczkę może wywołać w niej różne zmiany energetyczne związane

ze wzbudzeniem poziomów energii rotacyjnej, oscylacyjnej lub elektronowej. Energie te są kwantowane ( mogą przybierać tylko ściśle określone wartości. Przejście miedzy poziomami

rotacyjnymi wywołane są przez promieniowanie mikrofalowe, między poziomami oscylacyjnymi

przez promieniowanie podczerwone, natomiast przejścia miedzy poziomami zewnętrznych powłok

elektronowych są wywołane przez promieniowanie widzialne i nadfioletowe.

Wartości energii: rotacyjnej, oscylacyjnej i elektronowej maja się do siebie w przybliżeniu jak

Erot : Eosc : Eel = 1 : 10 : 1000

Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego w zakresie nadfioletu i światła widzialnego zależy

przede wszystkim od liczby i rozmieszczenia elektronów w absorbujących cząsteczkach.

W związkach nieorganicznych absorpcja następuje wówczas, gdy nie zapełniony poziom energetyczny

elektronów d lub f jest osłonięty lub chroniony przez całkowicie zapełniony poziom energetyczny

wytworzony zwykle przez wiązanie kowalencyjne lub koordynacyjne z innymi atomami.

Nasycone związki organiczne nie wykazują selektywnej absorpcji w zakresie widzialnym

i nadfiolecie.

W związkach organicznych absorpcja związana jest z przejściem elektronów walencyjnych wiązań

pojedynczych (elektrony * w prostych wiązaniach węglowodorów alifatycznych) i wielokrotnych

(elektrony * w nienasyconych węglowodorach i zw. aromatycznych) oraz elektronów wolnych par

elektronowych (elektronów n) , które nie biorą udziału w wiązaniach , a występują w tlenie , azocie czy siarce.

Obliczenia:

Lp.	obj.jodu [ml]	obj.arom[ml]	[I2]0[mol/m^3]	[Ar]0[mol/m^3	A 320[nm]	A 525[nm]	1/[Ar]0	y
1.	3	0,27	3,67*10^-7	0,16*10^-3	0.14700	0.19347	6250	2,51*10
2.	3	0,90	3,08*10^-7	0,46*10^-3	0.29147	0.16750	2173,9	1,05·10^-6
3.	2	1,30	2,43*10^-7	0,78*10^-3	0.36071	0.13083	1282,1	6,73·10^-7
4.	1,25	1,87	1,60*10^-7	1,19*10^-3	0.32626	0,083115	840,3	4,96·10^-7
5.	1	2,10	1,29*10^-7	1,35*10^-3	0.28744	0,077213	740,7	4,49·10^-7
6.	0,75	2,25	1,00*10^-7	1,50*10^-3	0.24193	0,054845	666,6	4,14·10^-7
7.	0,5	1,90	8,33*10^-8	1,58*10^-3	0.20993	0,046400	632,9	3,97·10^-7
8.	0,4	3,00	4,71*10^-8	1,76*10^-3	0.12880	0,028924	568,2	3,66·10^-7
9.	0,33	2,80	4,22*10^-8	1,79*10^-3	0.12738	0,015333	558,7	3,32·10^-7
10.	0,33	3,16	3,78*10^-8	1,81*10^-3	0.11809	0,022040	552,5	3,21·10^-7

A_I=0,011675 A_Ar= 0,027801

z prawa Lamberta-Beera:

A_I= a_Ib[I₂] a_I=A_I/b[I₂] a_I=29,1292= a_Arb[Ar] a_Ar=A_Ar/b[Ar] a_Ar=0,01387
_Ar

A

Obliczamy stałą równowagi K, korzystając z wartości współczynników a i b obliczonych dla prostej y = ax + b, (y = 230,293x + 0,206)

K=

K=

Wnioski:

Niedokładność naszego pomiaru mogła wyniknąć z zanieczyszczenia roztworów aromatu

i jodu, a także, co jest bardziej prawdopodobne, z niedokładnego wysuszenia kuwetki po przemyciu acetonem lub zanieczyszczenia jej powierzchni palcami przy wyjmowaniu kuwetki

ze spektrofotometru. Mogliśmy też niedokładnie sporządzić roztwory wyjściowe.

5

---