Тема 1.1.: «Основи хімічної термодинаміки» Лабораторна робота № 2

Дата проведення роботи______________________

«Визначення коефіцієнта розподілу йоду між бензолом та водою»

Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.

2. Експериментальним шляхом навчитися визначати коефіцієнт розподілу йоду між бензолом та водою.

Реактиви, посуд і прилади: розчини йоду в бензолі різної концентрації (0,5%; 1%; 1,5%; 2%), дистильована вода, мірний циліндр ємністю 50мл, конічні колби ємністю 100мл – 5 шт., ділильна лійка з пробкою – 5 шт., однопроцентний розчин крохмалю, піпетка, 0,05н розчин тіосульфату натрію.

Теоретичне підгрунтя

Прикладом трьохкомпонентної системи є суміш, що складається із двох практично нерозчинених рідин і третьої речовини, що розподіляється між ними.

Наприклад, якщо в систему вода – бензол додати йод і перемішати, то йод буде знаходитись і в водному, і в бензольному шарі. Однак концентрація йоду в бензолі буде значно вищою, ніж у воді. Якщо додати ще певну кількість йоду, то концентрація його в кожному шарі зміниться, але відношення концентрацій у кожному шарі збережеться постійним. Німецький фізико-хімік В.Нернст у 1891 році це положення сформулював у вигляді закону:

Відношення концентрації третього компонента в кожній з двох рідин, які не змішуються, при даній температурі є величина постійна.

k = С₁/ С₂,

де k – коефіцієнт розподілу,

С₁ , С₂ - концентрації третього компонента, відповідно, у першому та другому розчиннику.

На різній розчинності однієї і тієї ж речовини в рідинах, які не змішуються, оснований метод екстракції. За цим методом до розбавленого вихідного розчину додають другий розчинник, який не змішується з розчинником вихідного розчину, але в ньому розчиняється речовина, що вилучається. Із розведеного розчину розчинена речовина частково переходить у шар другого розчинника. Другий розчинник краще додавати невеликими порціями і декілька разів. Тоді екстракція буде повнішою.

Хід роботи

Для визначення коефіцієнта розподілу необхідно приготувати суміш розчинів йоду у воді та бензолі.

Для цього в ділильну лійку внесіть 25мл води і 2мл 0,5%-го розчину йоду в бензолі, потім в другу ділильну лійку внесіть 25мл води і 2мл 1%-го розчину йоду в бензолі (або 2мл розчину йоду в бензолі іншої концентрації).

Ділильну лійку після змішування води і відповідного розчину йоду в бензолі закрийте пробкою та енергійно збовтуйте протягом 2-3 хвилин, періодично відкриваючи пробку для випуску пари бензолу (при збовтуванні пробку притримуйте пальцем).

В процесі збовтування йод розподілиться між водою і бензолом. Після відстоювання розчини в ділильній лійці розділіть. Для цього рідини, що розшарувалися, злийте із ділильної лійки в конічні колби ємністю 100мл. В одержаних розчинах йоду у воді і йоду в бензолі визначте вміст йоду шляхом їх титрування 0,05н розчином тіосульфату натрію в присутності 1мл 1%-го розчину крохмалю (індикатора). Перед титруванням бензольних розчинів додайте до них по 20мл дистильованої води. Титруйте до тих пір, поки не зникне синє забарвлення водного шару.

Обчисліть концентрацію йоду у водних і бензольних розчинах.

При титруванні відбувається реакція:

J₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaJ + Na₂S₄O₆

Концентрація йоду в розчинах визначається на основі рівності на момент еквівалентності:

V • N = V₁• N₁,

де V₁ та N₁ – об’єми і нормальності досліджуваного розчину,

V та N – об’єми і нормальності розчину тіосульфату, що був використаний на титрування.

Звідси: N₁ = V • N / V₁.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Визначивши послідовно для водних та бензольних розчинів нормальності йоду в них, знайдіть співвідношення концентрацій йоду в них:

k = N₁(бенз.)/ N₁(вод.)

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________