Робота № 2/4. Визначення активностей йоду методом розподілу

Мета роботи. Визначити коефіцієнт розподілу йоду між двома фазами з даних, одержаних при вивченні рівноваги між двома нескінченно розведеними розчинами. Обчислити активність йоду в органічному розчиннику, допускаючи, що активність йоду в воді буде дорівнювати його концентрації.

Методика роботи. У неідеальних розчинах при розрахунках за рівняннями для ідеальних систем тиск потрібно замінювати фугітивністю (леткістю), а концентрацію - активністю компонента. Активності компонентів є мірою реальної взаємодії речовин у розчині в рівноважному стані. Активність можна назвати ефективною концентрацією речовини, тому, підставляючи її в рівняння для ідеальних розчинів замість концентрації речовини, робимо ці рівняння справедливими для реальних розчинів.

Відомо кілька експериментальних методів визначення активностей компонентів. У даній роботі ми познайомимось з одним, який базується на вивченні коефіцієнта розподілу речовини між двома незмішуваними розчинниками. Згідно з законом розбавлення Нернста, коефіцієнт розподілу йоду між його розчинами в органічній рідині та у воді дорівнює:

(1)

де a_орг, -активність йоду в органічному розчиннику та у воді відповідно.

Коефіцієнт розподілу К визначають із граничних умов, вивчаючи рівноважний розподіл йоду за дуже малих його концентрацій в органічній та водній фазах. Оскільки при нескінченому розведенні

, а , то

(2)

Порядок роботи..Перишй варіант. Приготувати чотири-п'ять водних розчинів йоду (по 50 мл кожний) (вихідним є 0,1 н розчин йоду у воді). Піпеткою відібрати по 20 мл кожного розчину і помістити в колби місткістю 100 мл. Туди ж долити по 20 мл органічного розчинника, вказаного викладачем. Колби помістити в апарат для струшування на 30-40 хв. У цей час необхідно точно визначити концентрації йоду у вихідних розчинах. Для цього відібрати у три колби по 5 мл приготовлених розчинів і титрувати розчином тіосульфату натрію (0,05 або 0,01 н) у присутності крохмалю. Після закінчення струшування вміст колб перелити в ділильні воронки і через 10-15 хв відокремити водну фазу від неводної. Вміст йоду у водному шарі визначити так само, як і раніше, але для титрування використати більш розведений розчин тіосульфату (0.001 н). Концентрацію йоду в органічній фазі обчислити за рівнянням:

(3)

де С₁ та С₂ - концентрації йоду у воді до і після розподілу.

Коефіцієнт розподілу йоду визначають для дуже розведених розчинів за рівнянням:

(4)

Для більш концентрованих розчинів замість С_орг треба використовувати активність а_орг. Водні розчини залишаються дуже розведеними, тому в них активність і концентрація близькі одна до одної. У зв'язку з цим активність йоду в органічній фазі обчислюють за рівнянням

Усі вихідні та кінцеві результати записати в таблицю за формою:

V₁,V₂,V₃ - об'єми розчину тіосульфату натрію, які пішли на титрування проб до розподілу, .

V₄,V₅,V₆ - об'єми розчину тіосульфату натрію, які пішли на титрування проб після розподілу. .

На основі одержаних даних побудувати графік залежності активності йоду в органічній фазі від його концентрації. Зробити висновок про те, які відхилення (позитивні чи негативні) від ідеальних розчинів спостерігаються у досліді. Одержане значення коефіцієнта розподілу порівняти з літературними даними.

Другий варіант. Оптичну густину розчинів йоду можна визначити в процесі виконання роботи за допомогою фотоелектроколориметра (ФЕК), тому що розчини забарвлені. Перерахунок одержаних значень оптичної густини D на концентрацію йоду провадять за допомогою калібрувального графіка, побудованого в координатах .

Третій варіант. У зв'язку з тим, що фіксанал розчину йоду містить у собі значну кількість йодиду калію, як вихідний може бути використано розчин йоду в органічній фазі, змішаний з 20 мл води. Перемішування цих фаз проводять 90 - 120 хв.

Література: [21. с. 119-125; 22, с. 212-215, 217-219].