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Détermination spectrophotométrique d'une constante d'équilibre

Vue d'ensemble

Source : Laboratoire du Dr Michael Evans, Georgia Institute of Technology

La constante d’équilibre K, pour un système chimique est le rapport des concentrations du produit à des concentrations de réactifs à l’équilibre, chacune à la puissance de leurs coefficients stoechiométriques respectifs. Mesure de K implique la détermination de ces concentrations pour les systèmes en équilibre chimique.

Les systèmes de réaction contenant un seul composant de couleur peuvent être étudiés par spectrophotométrie. La relation entre l’absorbance et la concentration du composant de couleur est mesurée et utilisée pour déterminer sa concentration dans le système de réaction d’intérêt. Peut calculer les concentrations des composants incolores indirectement à l’aide de l’équation chimique équilibrée et la concentration mesurée de la composante de couleur.

Dans cette vidéo, courbe de droit de la bière pour Fe(SCN)^{2 +} est déterminée empiriquement et appliqué à la mesure de K pour la réaction suivante :

Equation 1

Quatre systèmes de réaction avec différentes concentrations initiales des réactifs sont étudiées pour illustrer que K reste constant indépendamment des concentrations initiales.

Procédure

1. détermination droit courbe de la bière pour Fe(SCN)^{2 +}

Calibrer un spectrophotomètre visible à l’aide de l’eau distillée comme un blanc.
Ajouter 1,0 mL de 1,0 × 10^-4 M Fe(NO₃)₃ solution dans un tube à essai.
Dans le même tube à essai, ajouter 5,0 mL de solution KSCN de 0,50 M.
Dans le même tube à essai, ajouter 4,0 mL de solution de 0,10 M HNO₃ . Couvrir le tube avec un doigt ganté et secouer doucement pour mélanger.

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Résultats

Tableau 4 répertorie les données absorbance et la concentration des solutions 1 – 5. Concentrations de Fe(SCN)^{2 +} ont été déterminées à partir des concentrations initiales de Fe^{3 +} sous l’hypothèse que toutes les Fe^{3 +} est converti en Fe(SCN)^{2 +}. Un grand excès de SCN^– a été utilisé dans des tubes de 1 à 5 pour s’assurer que cette hypothèse est vraie.

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Applications et Résumé

La constante d’équilibre fournit des informations utiles sur la mesure dans laquelle une réaction va se prononcer pour former des produits au fil du temps. Réactions avec une valeur élevée de K, beaucoup plus grand que 1, formeront des produits presque complet donnés assez de temps (Figure 3). Réactions d’une valeur de K inférieur à 1 ne seront effectuera pas avancer de manière significative ? La constante d’équilibre sert donc d’une mesure de la faisabilité d’une...

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Equilibrium Constant Chemical Reaction Concentration Spectrophotometric Determination Equilibrium Products Reactants Spectrophotometer Iron Thiocyanate Reaction Forward And Reverse Reactions Steady State Stoichiometric Coefficients Beer Lambert Law Colored Species

1. détermination droit courbe de la bière pour Fe(SCN)^{2 +}

Calibrer un spectrophotomètre visible à l’aide de l’eau distillée comme un blanc.
Ajouter 1,0 mL de 1,0 × 10^-4 M Fe(NO₃)₃ solution dans un tube à essai.
Dans le même tube à essai, ajouter 5,0 mL de solution KSCN de 0,50 M.
Dans le même tube à essai, ajouter 4,0 mL de solution de 0,10 M HNO₃ . Couvrir le tube avec un doigt ganté et secouer doucement pour mélanger.
Utiliser une pipette Pasteur pour transférer une petite quantité de la solution dans une cuvette. S’assurer que le niveau du liquide est au-dessus de la trajectoire du faisceau lumineux dans le spectrophotomètre.
Placez la cuve dans le spectrophotomètre, afin que la lumière passe à travers les parois transparentes.
Acquérir un spectre et d’enregistrer la valeur λ_max et l’absorbance à λ_max.
Afin de construire la courbe d’une bière droit, des solutions supplémentaires avec des concentrations connues de Fe(SCN)^{2 +} doivent être préparées et mesurées. Répétez les étapes 2 à 7 en utilisant les volumes de Fe (NO₃)₃, KSCN et HNO₃ solutions dans le tableau 2.
Reporter l’absorbance mesurée par rapport à la concentration de Fe(SCN)^{2 +} dans chaque tube à essai et déterminer la ligne de régression pour les données. La pente de cette droite est l’absorptivité molaire et la longueur du trajet est de 1 cm.

2. mesure K pour le système de Thiocyanate de fer (III)

Préparer 4 tubes à essai moyens contenant les volumes indiqués de 0,0025 M Fe (NO₃)₃, 0,0025 M KSCN et 0,10 M HNO₃ solutions dans le tableau 3.
Couvrir chaque tube avec un doigt et secouer doucement pour mélanger. Laissez-les reposer pendant au moins 10 min. Ce repos période veille à ce que les solutions sont à l’équilibre chimique.
Utiliser une pipette Pasteur pour transférer une petite quantité de solution 6 à une cuvette. S’assurer que le niveau du liquide est au-dessus de la trajectoire du faisceau lumineux dans le spectrophotomètre.
Acquérir un spectre et d’enregistrer la valeur λ_max et l’absorbance à λ_max.
Des réactions multiples avec différentes concentrations initiales des réactifs peuvent être étudiées afin d’illustrer que K ne dépend pas de concentration. Pour déterminer K pour des conditions initiales différentes, répétez les étapes 3 et 4 pour les solutions 7 – 9.

Nombre de tube	Volume 1,0 x 10^{– 4} M Fe (pas₃)₃ (mL)	Volume 0,50 M KSCN (mL)	Volume 0,10 M HNO₃ (mL)
1	1.0	5.0	4.0
2	2.0	5.0	3.0
3	3.0	5.0	2.0
4	4.0	5.0	1.0
5	5.0	5.0	0.0

Le tableau 2. Échéant des volumes de Fe (NO₃)₃, KSCN et HNO₃ solutions pour être placés dans des tubes de 2-5.

Nombre de tube	Volume 0,0025 M Fe (pas₃)₃ (mL)	Volume 0,0025 M KSCN (mL)	Volume 0,10 M HNO₃ (mL)
6	1.0	1.0	5.0
7	1.0	2.0	4.0
8	2.0	2.0	3.0
9	2.0	3.0	2.0

Tableau 3. Volumes appropriés de 0,0025 M Fe (NO₃)₃, 0,0025 M KSCN et 0,10 M HNO₃ solutions.

PLAYLIST

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