Беляев Б.А. и др. Лабораторный практикум по химической термодинамике (1022705), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Поэтому тангенс угла наклона получаемой прямой будетнесколько меньше максимального координационного числа п, вследствиечего отрезок, отсекаемый на оси ординат, будет меньше истинного значенияр.Константыобразованиякомплекса[Co(SCN) 4 ]температуры, поэтому спектрофотометрические измеренияиспользованием термостатированных кювет.24зависятотпроводят сln[SCN~]Рис. II.2. Графическое определение константыравновесия реакции комплексообразования2.1.2. Цель работы:1)2)3)Определение константы химического равновесияреакциикомплексообразования в растворе.Изучение зависимости ее от температуры (проверка уравненияизобары Вант-Гоффа).Расчет термодинамических характеристик (ДН°, AG° и AS°)реакции комплексообразования.2.1.3.
Порядок выполненияработыПриготовление серии растворовIИсходные растворы - Co(SCN) 2 с концентрацией кобальта 0,001 г/мли KSCN с концентрацией 0,05 г/мл -необходимо получить у дежурноголаборанта. Серию рабочих растворов нужно приготовить студентами такимобразом, чтобы концентрация комплексообразователя - иона кобальта во всехрастворах оставалась неизменной, а количество лиганда было различным.25В одном из растворов концентрация лигандов должна быть достаточнобольшой для того, чтобы практически все ионы кобальта присутствовали ввиде комплексных частиц [Co(SCN) 4 ]"\ Необходимые объемы исходныхрастворов комплексообразователя и лиганда, а также используемыхрастворителей приведены в таблице (11.1).Заданные объемы растворов Co(SCN)2 и KSCN вносят пипеткой вмерные колбы вместимостью 25 мл, затем добавляют воду в такомколичестве, чтобы суммарный объем составил 10 мл.
Раствор доводят дометки ацетоном и перемешивают. Если необходимо, после перемешиванияраствор снова доводят до метки ацетоном.Образование комплексов легко заметить по появлению голубой окраскирастворов, интенсивность которой возрастает по мере увеличения количествалиганда в растворе.Таблица II.1Состав растворовОбъемы исходных растворов и растворителей, мл№раствораCO(SCN)2KSCNН20123452.002,002,002,002,001,001,502,002,507,06,56,05,5С Н 3 С О С Н 3«8 , 01515151515Определение константы образования комплексаНеобходимыеизмеренияоптическойплотностипроводятнафотоэлектроколориметре с желтым светофильтром. Раствором сравнения, покоторомуустанавливаютнульоптическойплотности,служитдистиллированная вода.
Кювету, в которой измеряют оптическую плотностьраствора, следует предварительно ополоснуть исследуемым раствором.Кюветы с чистым растворителем и исследуемым раствором помещают втермостатируемыйюоветодержатель,в которомциркулируетвода,подаваемая из термостата. Постоянная температура устанавливается иподдерживается регулировочным контактным термометром. Измерениятемпературы в термостате осуществляют по контрольному термометру.Данные опыта записывают в таблицу (11.2).Общуюконстантуобразованиянаходятпозависимостиln{D,/(D 0 -D,)} =/(in[SCN"J).
При построении графика следует учитывать, чтолиганд во всех опытах берется в избытке, поэтому частичное связывание26лиганда в комплекс практически не влияет на величину[SCN'J.Концентрацию свободных тиоцианат-ионов в данной работе определяют поформуле:[SCN-] = [ K S C N ] = T ' K S C N ) V ^ S C N i ,M(KSCN ) • VKon6bl^№ растворагде T(KSCN) - титр исходного раствора тиоцианата калия, г/л;V(KSCN) - объем раствора KSCN, мл; M(KSCN) - молярная масса KSCN,г/моль; Уколбь, - объем реакционной смеси, мл.Таблица П.2Результаты измеренийV(KSCN),мл123451,001,502,002,508,0[SCN-],ln[SCN"]моль/л--D,Do-DiDiDo-Di(Do)0-T,КInD0-Di-Изучение зависимости константы образования комплексаот температурыИзмерение оптической плотности приготовленных растворов следуетначинать при комнатной температуре20 °С).
При этом необходимоубедиться, что измеренное значение оптической плотности остаетсяпостоянным в течение 2-3 минут. Затем установить с помощью контактноготермометра температуру на 5-10° выше и дождаться постоянства температурына контрольном термометре. Температура, при которой проводят измерения,не должна превышать 50°С. Значения [Зп определяют при несколькихразличных температурах.Энтальпию реакции комплексообразования рассчитывают или поуравнению изобары Вант-Гоффа (II.5), в данном случае имеющему вид:11пРв(Т2)_ДН'Pn(T,)RV т,1(11.19)т2или по тангенсу угла наклона прямой в координатах1прп-1/Т,используя данные опытов, результаты которых заносят в таблицу (II.3).27Таблица II.3Зависимость общей константы образованиякомплекса (3„ от температурыт, кt, ° сЮ3/Т, К"'lnp„Изменение энергии Гиббса при образовании комплексного иона связанос общей константой образования комплекса и может быть рассчитано поуравнению:ДО 0 = - R T In (3n .(11.20)Для расчета изменения энтропии при комплексообразовании можновоспользоваться уравнением для энергии Гиббса (одной из форм уравненияГиббса - Гельмгольца):AG ° =АН° - T A S ° ,откудаAS0 = (дГГ - AG °)/т .(11.21)(II .22 )2.2.
Влияние температурь! на равновесие в системежидкость-пар2.2.1. Цель работы:Изучение зависимости давления (или упругости - устаревший термин)насыщенног о пара от температуры, проверка выполнимости уравнения ВантГоффа (II.5) (Клапейрона-Клаузиуса (II.8)) и определение термодинамическиххарактеристик испарения жидкости (ДУН°, AVS°).2.2.2.
Общие положенияРавновесие в системе "жидкость - nap" является частным случаемтермодинамического равновесия, при котором одно и то же соединениенаходится в двух различных фазах:НгО <Ж) -« " Н 2 0 („ар) -28Для равновесий жп или meп закон действующих массзаписывается как для систем с конденсированной фазой К р = Рн2о(пар)(см. теоретическую часть).Экспериментальная часть работы заключается в определениизависимости температуры кипения жидкости от давления в системе TK„n=f(p).Измерение давления пара проводят статическим методом. Этот методоснован на измерении температуры кипения жидкости при фиксированномвнешнем давлении. Измеряя внешнее давление над кипящей жидкостью, темсамым определяют и давление насыщенного пара при данной температуре,поскольку кипение - это испарение в условиях, когда внешнее давление равнодавлению пара, равновесного с жидкостью.
Внешним давлением в данномслучае называют давление воздуха над жидкостью в системе, изолированнойот атмосферы.Лабораторная работа может выполняться на одной из двух установок,различающихся прибором для измерения давления в системе и способомнагрева. На установке №1 (рис.Н.З) используется ртутный манометр 4 иводяная баня 7, на установке №2 (рис.И.4) - вакуумметр 4 и песчаная баня 8.Обе установки содержат круглодонную двугорлую колбу с исследуемойжидкостью 6, снабженную термометром 3 и обратным холодильником 5.Термометр установлен так, чтобы шарик ртути находился в парах наджидкостью. Холодильник посредством тройника соединен с прибором дляизмерения давления 4 и с вакуумным насосом. Между насосом ихолодильником имеется предохранительная склянка, а на установке № 1 еще ирезервуар 8, который служит для поддержания постоянного давления всистеме. Кран 1 соединяет систему с атмосферой, а кран 2 служит дляизменения давления в системе.2.2.3.
Порядок работы на установке №11. В холодильник 5 пустить воду. Вода должна стекать в слив слабой струей.2. Под колбу поставить водяную баню, налив в нее такое количество воды,чтобы ее уровень был выше уровня жидкости в колбе (см. рис.Н.З).3. Открыть кран 2, при этом кран I должен быть закрыт.
Положения крана:4. Включить вакуумный насос тумблером с меткой "НАСОС".системе разряжение около 500 мм рт.ст., т.е. в момент, когдаверхней шкалы манометра достигнет величины 150-170 мм,кран 2. После этого осторожно открыть кран 1, соединяяатмосферой, и затем отключить насос.29Создать впоказаниеперекрытьприбор с1. Кран, соединяющий систему сатмосферой;2. Кран, с помощью которогоизменяется давление в системе;3. Термометр;4. Ртутный манометр;5.
Обратный холодильник;6. Колба с исследуемойжидкостью;7. Водяная баня;8 Резервуар;9. Предохранительная склянка.Рис.П.З, Схема установки №15. Приступить к измерениям. Для этого баню 7 осторожно нагреть (включитьтумблер "БАНЯ") до начала кипения исследуемой жидкости и доустановления равновесия в системе. Критерий равновесия - постоянствотемпературы кипения (tKMn) при медленном, равномерном падении капельиз обратного холодильника (1 капля в секунду). Внимание! Смесь неперегревать! Нагреватель обязательно следует выключить уже послепоявления первых капель, для уменьшения интенсивности кипения можноотставить баню.6. Отре1улировав интенсивность кипения, и, убедившись в постоянствепоказаний термометра 3 в течение 1-2 минут, записать в таблицу значенияtKMn и показания манометра h t и h 2 (следует учитывать знак hj, напримерh 2 <0).307.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
