Закон Распределения Нернста-Шилова. Определение коэффициента распределения
| Выполнил: Студент 1-го курса Группы №____________________ __________________________________________________________ | Проверил: Молочко А. П. |
Минск 2016
Цель: Определить коэффициент распределения иода между органическим и неорганическим растворителями.
Экспериментальная часть
Ход опыта и результаты наблюдений опыта.
Приготовить из органического растворителя (четырёххлористый углерод, петролейный эфир или др.), 0,05н раствора йода в органическом растворителе и воды смеси составов, табл.1. Поместить смеси в мерные колбы емкостью 200-250мл.
Состав исследуемых смесей
Таблица 1
| Номер смеси | Объем 0,05н раствора I2 в орган. раств., мл | Объем орг. раствор., мл | Объем воды, мл |
Плотно закрытые пробками колбы помещаем на магнитные мешалки и перемешиваем содержимое колб в течение 30-40 мин. Отключив мешалки, оставим колбы на 10-20 мин отстаиваться для расслоения жидкостей. Затем содержимое колбы со смесью №1 перельём в делительную воронку для отделения органического слоя от неорганического (водного). Отделяем органический слой (окрашенный в фиолетовый цвет) в пронумерованный стакан №1, водный – в стакан №2.
Концентрацию йода в моль-экв/л (нормальность) определяем титрованием смесей растворами гипосульфита натрия. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция:
2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI.
Для установления точки эквивалентности в титруемый раствор добавляем крахмал – индикатор на I2.
Для проведения опыта заполним две бюретки для титрования растворами гипосульфита натрия (Na2S2O3) различных концентраций: 0,05н и 0,001н.
Определение концентрации йода в органическом слое: для этого из стакана №1 с помощью мерного цилиндра возьмём 2мл смеси, перенесём в коническую колбу для титрования, добавим 25мл дистиллированной воды (гипосульфитом можно титровать только водный раствор) и несколько капель крахмала (индикатор на I2). Постепенно, по каплям добавляем из бюретки 0,05н раствор гипосульфита натрия, оттитровав содержимое конической колбы до обесцвечивания раствора. В процессе титрования колбу все время встряхиваем, чтобы йод постепенно внедрялся в водную часть раствора. Определяем объем раствора гипосульфита, использованного для титрования, и заносим в табл. 2.
Каждую смесь титруем не менее трех раз, взяв для расчета среднее значение объема гипосульфита, использованного для титрования.
Определяем концентрацию йода в водном слое: из стакана №2 с помощью мерного цилиндра возьмём 20-25 мл смеси, перенесём в коническую колбу для титрования и добавим несколько капель крахмала. Оттитруем содержимое конической колбы 0,001н раствором гипосульфита натрия, соблюдая все вышеуказанные условия титрования водного слоя, и занесём результаты в табл. 2.
Повторяем эксперимент для составов № 3. Результаты эксперимента заносим в табл. 2.
Форма записи результатов опыта
Таблица 2
| Номер смеси | Органический слой | Водный слой | Значение K | ||||
| Объём титруемой смеси V1, мл | Объём 0,05 нNa2S2O3 ,используемый на титрование V2 ,мл | Концентрация I2 в органическом слое,C1,экв./л | Объём титруемой смеси V3, мл | Объём 0,001 нNa2S2O3 ,используемый на титрование V4 ,мл | Концентрация I2 в водном слое,C3 экв./л | ||
Так как концентрация растворов гипосульфита выражена через нормальность (моль-экв/л), то для расчета концентрации йода в титруемой смеси используем закон эквивалентов: объемы реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям. Тогда
V1 / V2 = C2 / C1 и V3 / V 4 = C4 / C3,
где V1 и V3 – объемы титруемых смесей, органического и водного слоев соответственно, мл;
V2 и V4 – объемы гипосульфита, использованные для титрования органического и водного слоев, соответственно мл;
C1 и C3 – концентрации (нормальности) йода в органическом и водном слоях, моль-экв/л.
C2 и C4 – концентрации (нормальности) растворов гипосульфита, C2 = 0,05 моль-экв/л и C4 =0,001моль- экв/л.
При анализе результатов опыта ответить на вопросы:
1. Рассчитать для всех исследуемых смесей концентрации йода в органическом слое, используя соотношение:
С1 = 
моль-экв/ л
Данные занесите в таблицу 2.
2. Рассчитайте, подставив данные табл. 2, для всех исследуемых смесей концентрации йода в водном растворе:
С3 = 
Данные занесите в таблицу 2.
3. Рассчитайте по полученным данным коэффициент распределения йода между двумя несмешивающимися жидкостями (вода- органический растворитель)
.
4. Сравните коэффициенты распределения для всех смесей и установите, зависит ли коэффициент распределения от концентрации раствора. Сделайте вывод, указав, что установлено в результате выполнения опыта. В каких случаях исследованный органический растворитель может быть использован в качестве экстрагента?
Ответы должны быть полными и обоснованными.
Контрольные вопросы
1. Объясните физический смысл химического потенциала. От каких факторов зависит его численное значение? Укажите условия и предел самопроизвольного протекания процессов в открытых термодинамических системах
2. Что называется коэффициентом распределения? От каких факторов зависит его численное значение
3. Что называется экстракцией? Учитывая, что гексан хорошо растворяет йод, укажите какой из компонентов является экстрагентом в смеси йод, вода и гексан. Ответ необходимо обосновать
4. В каких случаях используют понятие коэффициента сегрегации? Какие значения имеет К сегр при легировании материалов различными примесями?