– жұмыс. Гомогенді реакциялардың тепе – теңдігін зерттеу

3.1 – жұмыс. Гомогенді реакциялардың тепе – теңдігін зерттеу

Берілген жұмыста қайтымды реакциялардың негізгі қасиеттерімен және төмендегі реакция мысалында химиялық тепе – теңдікті зерттеу әдістерінің бірімен танысады.

Сонан соң колбаларды температурасы 25±0,2С сулы термостатқа 30 минутқа қояды. Титрлеуге қажетті 100 мл сыйымдылықты 8 конусты колбалар дайындайды. Әр колбаға 35-50 мл дистилденген су құяды және оларды суыту үшін мұзға қояды. 1 және 2 колбадағы сұйықтықтарды бір – біріне құйып, ал 10 минуттан кейін 3 және 4 колбадағыны. Ертінділерді құю кезеңін сағатпен белгілейді. Колбаларды тығынмен тығыз жабады және термостатқа орнықтырады. Колбаларды араластыру кезеңінен 25 минут өткен соң, термостаттан шығармай пипеткамен 15 мл ерітінді алып, титрлеу колбасына құяды. Ертіндіні пипеткадан титрлеу колбасына құю кезеңін сынама алу уақыты деп санайды.

Сынама алу уақытын 1 минутқа дейінгі дәлдікпен белгілейміз. Құйғаннан кейінгі бөлінген иодты титрі белгілі 0,015 М гипосульфит ертіндісімен титрлейміз. Гипосульфит ертіндісін ертінді ашық сары түске боялғанша қосады. Сонан кейін бірнеше тамшы крахмал ертіндісін тамызып, көк түс жоғалғанша титрлейді. Титрлеуден кейінгі біраз уақыттан соң пайда болатын ашық көк түс ескерілмейді. Пипетканы сынама аларда зерттелінетін ертіндімен шаймалау керек.

Сынама алғаннан кейін 30 минуттан соң әр колбадан қайтадан 15 мл ертінді алып, гипосульфитпен титрлейді. Кейін 40 минутан соң үшінші және т.б сынама алады. Әр колбадан қатарынан алынған екі сынамадағы иодты титрлеуге кеткен гипосульфиттің бірдей миллилитр мөлшері реакцияның тепе – теңдік күйге жеткен көрсетеді.

Есептеу келесідей жүргізіледі.

1. Тепе – теңдік кезінде иод концентрациясы келесідей болады:

мұндағы - гипосульфит ертіндісінің молярлығы; V₁ – тепе – теңдік кезеңіңдегі иодты титрлеуге жұмсалған гипосульфит көлемі; V₂ – алынған сынама көлемі, мл.

2. Реакция теңдеуі бойынша бір молекула иод және екі ион Fe²⁺түзілетіндіктен, Fe²⁺ионының концентрациясы екі еселенген иод концентрациясына тең болады, .

3. Реакция теңдеуі бойынша концентрациясының өсуі, Fe³⁺концентрациясы кеміуінетең болғандықтан, Fe³⁺ тепе – теңдік концентрациясы Fe³⁺ бастапқы және Fe²⁺ тепе – теңдік концентрациялар айырымына тең:

немесе

мұндағы– FeCl₃ертіндісінің бастапқы концентарциясы, моль/л; а және b реакцияға қажетті FeCl₃ және K Iерітінді мөлшері.

4. I^– ион концентрациясы келесідей теңдеумен есептейді:

мұндағы – бастапқы ертінді концентрациясы, моль/л.

Осындай ретпен тәжірибені басқа температурада да (мысалы, 40С) жүргізеді. K_C есептеу екі температурада алынған екі ерітінді үшін жүргізіледі. Тәжірибелік нәтижелер мен есептеулерді кестеге жазады.
Кесте 3.1

Колба 1			Колба 2		зат	Колба	Колба	Колба	Колба
						1/2	1/2	1/2	1/2
Сынама нөмірі	Сынаманы алу уақыты	Титрлеуге жұмсалған гипосульфит мөлшері, мл	Сынаманы алу уақыты	Титрлеуге жұмсалған гипосульфит мөлшері, мл		t1кездегі бастапқы концентрациясы	t2кезіндегі тепе–теңдік концентрациясы	t1кездегі бастапқы концентрациясы	t2кезіндегі тепе–теңдік концентрациясы
1 2 3

Тәжірибелік жұмысқа тапсырма

Тәжірибе нәтижелері негізінде зерттелінетін реакциялар үшін екі температура кезіндегі орташа тепе – теңдік константасы мен жылу эффектісін Н есептеңіз.
3.2 - жұмыс. Химиялық тепе – теңдік

Жұмыс мақсаты: Әрекеттесуші заттар концентрацияларының химиялық тепе – теңдікке әсерін зерттеу.

Құралдар мен ыдыстар: пробиркалар, штативтер, шпатель.

Реактивтер: калий роданиді, темір хлориді.

Жұмыс реті. 4 пробиркаға 1 мл 0,3 М темір хлориді (III) - FeCl₃ және 1 мл 0,6 М калий роданиді – KCNS ертінділерін құямыз. Сәл ғана пробиркаларды шайқап, ертінділерді араластырамыз. Барлық пробиркаларды штативке бекітеміз, бір пробиркадағы ертіндіні салыстыру үшін бақылау ретінде аламыз.

Ертіндіде қайтымды реакция орын алады:

Темір үш роданиді ертіндіге қызыл түс береді. Пробиркалардың біріне 1 мл FeCl₃ 0,3 M, басқасына 1 мл KCNS

0,6 M ертінділерін, үшіншісіне 2-3 микро шпатель KCl қосады. Барлық жағдайдағы түс қарқындылығының өзгеруін бақылау ертіндісімен салыстыра отырып белгілейді. Нәтижелерді кестеге толтырады.
Кесте 3.2

№ пробирка	Қосылған ертінді	Түс қарқындылығының өзгеруі (әлсіреуі, күшеюі)	Тепе – теңдіктің ығысу бағыты (оңға, солға)
1	1 мл 0,3 MFeCl3
2	1 мл 0,3 M KCNS
3	2-3 микрошпатель KCl
4	-

Байқалған құбылысты түсіндіріп, Ле-Шателье ережесіне сүйеніп сәйкес қорытынды жасаңыз.

1. Химиялық тепе – теңдік сипаттамасы.

2. Тепе – теңдік константасын тепе – теңдік концентрациялар және қысым арқылы өрнектеңіз.

3. Әрекеттесуші массалар заңын сипаттаңыз.

4. Егер жүйені идеалды деп қарастырсақ, К_С және К_Р тепе – теңдік константталарына қандай факторлар әсер етеді?

5. Тепе – теңдік константасы температура мен қысымнан тәуелді ме және қалай?

6. A+BC+D химиялық реакциясы үшін К_С және К_Р тепе – теңдік константалары арасында қандай байланыс бар, егер барлық реагенттер идеалды газтәріздес күйде болса?

7. Тепе – теңдік константасын есептеу жолдарын келтіріңіз.

Тәжірибе кезінде алынған деректерге сүйене отырып, кристалдану температурасы-құрам координатына күй диаграмассын тұрғызады.

Диаграмма құрастыруға арналған деректер. 2-кесте.

Балқыма реті	Кристалдану жүрісі (сипатты нүктелер)
1 2 3 4 5 6 7	Кристалданудың басталуы,°С	Кристалдану соңы,°С

Бақылау сұрақтары:

1.Көрініс-фаза, құрамдас, еркіндік дәрежесі жайлы түсінік.

2.Гибсстің көріністер дәрежесі.

3.Көріністер арасындағы термодинамикалық тепе-теңдік жағдайы.

4.Кристалдану температурасы, салқындату қисықтары.

5.Термиялық талдау, балқыма күй диаграмма түрі.

Жұмыс реті: Үш құрамдас бөлікті жүйенің ерігіштігін, әр түрлі құрамдағы екі сұйықтың гомогенді қоспасын, үшінші затпен титрлеу арқылы анықтайды. Титрлеуді лайланғанша не ерімейтін қабаттың алғашқы тамшысы пайда болғанша жүргізеді, лайдың көрінуі екінші фазаның түзілуін, гомогенді жүйенің гетерогендіге түрленгенін нұсқайды. Мұны асқан сезімталдықпен байқап, мұқият қадағалау нәтижесінде анықтайды. Ол үшін осы тәжірибе жүргізеді. А мен В қоспаларын С затымен және А мен С қоспаларын В мен титрлейді (лаборант не оқытушы нұсқауымен). Бөліну аймағын көрсететін қисық айқын болу үшін, мына құрамдағы екі сұйық қоспасын әзірлеген жөн.

1. 
   Үш құрамдас жүйенің құрамын Гиббс және Розебом әдісі бойынша қалай көрсетеді?
   
2. 
   Біреуі шекті және екеуі өзара шексіз еритін сұйықтарға арналған ерігіштік диаграммасы қандай болады?
   
3. 
   Екі және үш сұйықтардың ерігіштік диаграммаларының айырмашылығы неде?
   
4. 
   Шегіне жеткен межелі нүкте деген не?
   
5. 
   Егер берілген құрамдағы нүкте қисықтан аулақ, қисықтың өзінде және межелі нүктеде болса, жүйедегі еркіндік дәрежже саны қандай болады?
   
6. 
   Жанасқан қабат пен межелі нүкте жағдайындағы құрамды анықтау үшін тәжірибе кезінде қолданылатын иін ережесінің мәні неде?
   

E⁰ = E_Cu²⁺,_Cu⁰ – E_Zn²⁺_,Zn⁰

1. 
   Тарамдылық және химиялық гальваникалық тізбек дегеніміз не?
   
2. 
   Гальваникалық тізбектерге арналған Нернст теңдеуі?
   
3. 
   Гальваникалық тізбектердің ЭҚК термодинамикалық потенциалымен қалайша байланысқан?
   
4. 
   Диффузиялық потенциал дегеніміз не және оны қалай кемітеді?
   

Ертіндіні сұйылтқаннан кейін жақсылап араластырып, термостатта 2—3 мин ұстайды, ертіндінің өткізгіштігін өлшейді. Сұйылту операциясын 5—6 рет қайталайды.

Тәжірбие және есептеу нәтижелерін кестеге жазады.

№ Өлшеу реті	Ертінді концентрациясы, с	G		λ

Әр концентрация үшін тауып, меншіктіжәне эквиваленттті λ электрөткізгіштікті анықтайды.

где - меншікті электрөткізгіштік;

- датчик тұрақтысы;

- ертінді өткізгіштігі.

Эквиваленттті λ электрөткізгіштікті

Күшті электролиттер үшін эквивалентті электрөткізгіштіктің концентрациядан λ - √с коорди­натасында тәуелділік қисығын тұрғызады және алынған қисықты ординат осімен қисылқанша экстраполярлау арқылы, шексіз сұйытылған кездегі электрөткізгішті анықтайды. Әлсіз электролит үшін келесі теңдеумен анықтайды:

- сұйылту кезіндегі эквивалентті электрөткізгіштік

Алынған және графикалық әдіспен табылған мәндерін сәйкесінше теңдеумен есептелінген мәндерді салыстырады.