Nr ćwicz.: 5 Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu Laboratorium z Chemii Fizycznej



Pobieranie 29.26 Kb.
Data03.05.2016
Rozmiar29.26 Kb.

Nr ćwicz.: 5

Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego
w Radomiu
Laboratorium z Chemii Fizycznej


Wydział MiTO
I sem._I
Rok akademicki


Data ćwicz: .02.04.2001

Nazwisko Imię:
Wachowicz Paweł

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie współczynnika podziału Nernsta i przybliżonej stałej równowagi.

 

 2000/2001

Zasada Sobiesław




 

 

Numer grupy ćwiczeniowej

Sprawozdanie oddano dnia

OCENA


Prowadzący

X

 

 

 


1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika podziału Nernsta i przybliżonej stałej równowagi.



2. Część teoretyczna:

Ekstrakcja polega na przeprowadzeniu substancji z jednej fazy, w której jest ona zawieszona lub rozpuszczona do drugiej fazy ciekłej. Podczas kontaktu roztworu lub zawiesiny substancji w jakimś rozpuszczalniku z innym nie mieszającym się z nim rozpuszczalnikiem substancja ta dyfunduje przez granicę faz. Po ustaleniu się stanu równowagi stężenia substancji w obu fazach ( ca i cb ) są w przybliżeniu wprost proporcjonalne do stosunku rozpuszczalności substancji w tych rozpuszczalnikach ( odpowiednio ra i rb ). Współczynnikiem proporcjonalności jest tu współczynnik podziału k.




Aby ekstrakcja była jak najskuteczniejsza, korzystniej jest przeprowadzić ją wielokrotnie przy użyciu mniejszych porcji rozpuszczalnika niż jednorazowo większą jego porcją. Dobry rozpuszczalnik do ekstrakcji z roztworów wodnych powinien wykazywać duży współczynnik podziału w układzie z wodą, żle rozpuszczać się w wodzie oraz istotnie różnić się temperaturą wrzenia od substancji ekstrahowanej. Najkorzystniejsze są rozpuszczalniki o dość niskiej temperaturze wrzenia, można je wówczas bowiem łatwo oddzielić od substancji ekstrahowanej przez odparowanie lub destylację. Ponadto rozpuszczalnik taki powinien roztwory różniące się znacznie gęstością od roztworu ekstrahowanego i nie wykazywać tendencji do tworzenia emulsji, utrudniając rozdzielenie faz w rozdzielaczu. Ponieważ dyfuzja zachodzi na granicy faz, należy stosować energiczne wstrząsanie powodujące rozwinięcie powierzchni tej granicy.
Jeżeli w danym układzie temperatura jest stała (T=const.), a reakcja przebiega zgodnie z równaniem:
aA + bB cC + dD
to po osiągnięciu stanu równowagi stężenia reagentów wyrażone w stężeniach molowych spełniają zależność:

W równaniu tym stałą K nazywamy stałą równowagi reakcji. Stałej tej najczęściej używa się w przypadku rozpatrywania równowag w roztworach, a więc w układach, które najczęściej znajdują się pod stałym ciśnieniem atmosferycznym, a równocześnie zachowują stałą objętość. Zatem można stąd wysnuć wniosek, że im większa jest stała równowagi tym większe są stężenia produktów reakcji w stanie równowagi.


III. Wykonanie ćwiczenia:
Do pierwszego rozdzielacza wlewam 5 cm3 nasyconego roztworu jodu w czterochlorku węgla i 75 cm3 wody destylowanej, do drugiego 10 cm3 roztworu jodu i 50 cm3 0,1 molowego roztworu jodku potasu (KJ). Przeprowadzam ekstrakcję wstrząsając rozdzielaczami przez kilka minut i odstawiam do rozdzielenia się faz.

Następnie po rozdzieleniu się warstw z pierwszego rozdzielacza przelewam do kolbki stożkowej warstwę czterochlorkową. Stąd pobieram 2 cm3 roztworu, przelewając do zlewki dodaję 10 cm3 0,1 molowego roztworu KJ, całość wstrząsam i miareczkuję 0,1 molowym roztworem Na2S2O3 aż obie warstwy staną się całkowicie bezbarwne.

Miareczkuję także warstwę wodną z pierwszego rozdzielacza, biorąc do tego celu 50 cm3 roztworu, a pod koniec miareczkowania dodaję 1 cm3 roztworu skrobi.

Z drugiego rozdzielacza również zlewam warstwę czterochlorkową do kolbki i miareczkuję ją oraz warstwę wodną biorąc do tego celu po 5 cm3 odpowiednich roztworów przy czym podczas tego miareczkowania postępuję tak, jak w przypadku pierwszego.



IV. Wyniki:


  • Reakcja odbarwienia roztworu jodu przez roztwór tiosiarczanu (Na2S2O3) przebiega następująco:



Rozdzielacz pierwszy:

- do zmiareczkowania warstwy czterochlorkowej zużyłem 2,2 cm3 0,1 molowego roztworu Na2S2O3

- do zmiareczkowania warstwy wodnej zużyłem 2 cm3 0,1 molowego roztworu Na2S2O3.


Z reakcji podanej powyżej wynika, że na zmiareczkowanie jednego mola jodu potrzeba dwa mole tiosiarczanu sodu. Stąd wynika zatem, że: skoro w 1000 cm3 roztworu Na2S2O3 znajduje się 0,1 mola jonów S2O32-, to w 2,2 cm3 musi znajdować się 2,2·10-4 mola tych jonów. Zatem stężenie jodu w warstwie czterochlorkowej po ekstrakcji wynosiło dwa razy mniej tj. 1,1·10-4 mola.

Analogiczne rozumowanie przeprowadzam dla warstwy wodnej i otrzymuję, że stężenie jodu w warstwie wodnej po ekstrakcji wynosiło: 10-4 mola.

Zatem współczynnik podziału jodu pomiędzy czterochlorek węgla i wodę wynosi:






Rozdzielacz drugi:
- do zmiareczkowania warstwy czterochlorkowej zużyłem 3,8 cm3 0,1 molowego roztworu Na2S2O3

- do zmiareczkowania warstwy wodnej zużyłem 0,8 cm3 0,1 molowego roztworu Na2S2O3

W drugim rozdzielaczu będziemy mieć po ekstrakcji - 1,9·10-4 moli jonów jodkowych w warstwie czterochlorkowej

- 4·10-5 moli jonów jodkowych w warstwie wodnej.

A więc współczynnik podziału będzie wynosił:


W roztworze wodnym zaszła reakcja zgodnie z równaniem:

KJ + J2 = KJ3
Reakcja ta ustaliła się na pewnym stałym poziomie i przebiegała w stałej temperaturze, a zatem możemy obliczyć dla niej stałą równowagi według wzoru podanego w części teoretycznej modyfikując go nieco. I tak oznaczając za:

- sumaryczne stężenie J2+KJ3 w warstwie wodnej

- stężenie J2 w warstwie wodnej

- początkowe stężenie jodku potasu

- współczynnik podziału jodu między wodę i czterochlorek węgla.
Jeżeli teraz podstawimy te dane do wzoru głównego będziemy mieć:

W naszym przypadku wartości te wynoszą odpowiednio:

cI = 1,6ּ10-4

cII = 1,9ּ10-4

cJ = 0,1 mol/l

k = 4,75

a więc:





©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna