קביעת ספקטרופוטומטריה של קבוע שיווי משקל

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר מייקל אוונס — המכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה

קבוע שיווי המשקל, K, עבור מערכת כימית הוא היחס בין ריכוזי המוצר לריכוזים מגיבים בשיווי משקל, כל אחד מהם הועלה לעוצמה של מקדמי הסטויצ'יומטריים שלהם. מדידת K כרוכה בקביעת ריכוזים אלה עבור מערכות בשיווי משקל כימי.

ניתן לחקור מערכות תגובה המכילות רכיב צבעוני יחיד באופן ספקטרופוטומטרי. הקשר בין ספיגה לריכוז עבור הרכיב הצבעוני נמדד ומשמש לקביעת ריכוזו במערכת התגובה של העניין. ריכוזים של הרכיבים חסרי הצבע ניתן לחשב בעקיפין באמצעות המשוואה הכימית המאוזנת ואת הריכוז הנמדד של הרכיב הצבעוני.

בסרטון זה, עקומת חוק הבירה עבור Fe(SCN)²⁺ נקבעת אמפירית ומוחלת על מדידת K לתגובה הבאה:

Equation 1

ארבע מערכות תגובה עם ריכוזים ראשוניים שונים של מגיבים נחקרות כדי להמחיש כי K נשאר קבוע ללא קשר לריכוזים הראשוניים.

Procedure

1. קביעת עקומת חוק הבירה ל-Fe(SCN)²⁺

כייל ספקטרופוטומטר גלוי באמצעות מים מזוקקים כריקים.
הוסף 1.0 מ"ל של 1.0 × 10^-4 M Fe(NO₃₎₃ פתרון מבחנה.
לאותה מבחנה, הוסף 5.0 מ"ל של פתרון KSCN 0.50 M.
לאותה מבחנה, להוסיף 4.0 מ"ל של פתרון 0.10 M HNO_3. מכסים את הצינור באצבע עם כפפות ומנערים בעדינות כדי לערבב.
השתמש פיפטה פסטר להעביר כמות קטנה של הפתרון cuvette. ודא כי רמת הנוזל היא מעל הנתיב של קרן האור בספקטרופוטומטר.
מני

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

טבלה 4 מפרטת את נתוני הספיגה והריכוז לפתרונות 1 – 5. ריכוזים של Fe(SCN)²⁺ נקבעו מהריכוזים הראשוניים של Fe³⁺ תחת ההנחה שכל Fe³⁺ מומר ל- Fe(SCN)^{2 +}. עודף גדול של SCN^- שימש צינורות 1 - 5 כדי להבטיח כי הנחה זו נכונה.

הטוחנת [F...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

קבוע שיווי המשקל מספק מידע שימושי על המידה שבה תגובה תמשיך ליצור מוצרים לאורך זמן. תגובות עם ערך גדול של K,גדול בהרבה מ-1, ייצרו מוצרים שכמעט הושלמו בהינתן מספיק זמן(איור 3). תגובות עם ערך של K פחות מ- 1 לא ימשיכו קדימה במידה משמעותית. קבוע שיווי המשקל משמש אפוא כמדד של היתכנות...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags

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. קביעת עקומת חוק הבירה ל-Fe(SCN)²⁺

כייל ספקטרופוטומטר גלוי באמצעות מים מזוקקים כריקים.
הוסף 1.0 מ"ל של 1.0 × 10^-4 M Fe(NO₃₎₃ פתרון מבחנה.
לאותה מבחנה, הוסף 5.0 מ"ל של פתרון KSCN 0.50 M.
לאותה מבחנה, להוסיף 4.0 מ"ל של פתרון 0.10 M HNO_3. מכסים את הצינור באצבע עם כפפות ומנערים בעדינות כדי לערבב.
השתמש פיפטה פסטר להעביר כמות קטנה של הפתרון cuvette. ודא כי רמת הנוזל היא מעל הנתיב של קרן האור בספקטרופוטומטר.
מניחים את הקובט בספקטרופוטומטר, כך שהאור עובר דרך הצדדים השקופים.
רכש ספקטרום ורשום את הערך_המרבי של λ ואת הספיגה ב- λ_max.
על מנת לבנות עקומת חוק בירה, יש להכין ולמדוד פתרונות נוספים עם ריכוזים ידועים של Fe(SCN)^2+. חזור על שלבים 2 – 7 באמצעות אמצעי האחסון של פתרונות Fe(NO₃)₃, KSCN ו- HNO₃ בטבלה 2. הקפד להשתמש באותה cuvette עבור כל המדידות, שטיפה 3 פעמים עם מים מזוקקים בין כל מדגם.
התווה את הספיגה הנמדדת לעומת הריכוזים של Fe(SCN)²⁺ בכל מבחנה ולקבוע את קו ההתאמה הטובה ביותר לנתונים. השיפוע של קו זה הוא ספיגת הטוחנת ואורך השביל הוא 1 ס"מ.

2. מדידת K למערכת הברזל (III) תיוצינאט

הכן 4 מבחנות בינוניות המכילות את הנפחים המצוינים של 0.0025 M Fe(NO₃)₃, 0.0025 M KSCN ו- 0.10 M HNO₃ פתרונות בטבלה 3.
מכסים כל שפופרת באצבע ומנערים בעדינות כדי לערבב. אפשר להם לעמוד לפחות 10 דקות. תקופת מנוחה זו מבטיחה כי הפתרונות נמצאים בשיווי משקל כימי.
השתמש פיפטה פסטר להעביר כמות קטנה של פתרון 6 ל cuvette. ודא כי רמת הנוזל היא מעל הנתיב של קרן האור בספקטרופוטומטר.
לרכוש ספקטרום ולתעד את הספיגה ב λ_{מקסימום}.
תגובות מרובות עם ריכוזים ראשוניים שונים של מגיבים ניתן ללמוד כדי להמחיש כי K אינו תלוי בריכוז. כדי לקבוע K עבור תנאים התחלתיים שונים, חזור על שלבים 3 ו- 4 עבור פתרונות 7 – 9.

מספר צינור	נפח 1.0 x 10^–4 M Fe(NO₃)₃ (מ"ל)	נפח 0.50 M KSCN (מ"ל)	נפח 0.10 מ' HNO₃ (מ"ל)
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

טבלה 2. נפחים מתאימים של Fe(NO₃₎₃, KSCN ו- HNO₃ פתרונות שיוצבו בצינורות 2 - 5.

מספר צינור	נפח 0.0025 M Fe(NO₃)₃ (מ"ל)	נפח 0.0025 M KSCN (מ"ל)	נפח 0.10 מ' HNO₃ (מ"ל)
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

טבלה 3. נפחים מתאימים של 0.0025 M Fe(NO₃)₃, 0.0025 M KSCN ופתרונות HNO₃ של 0.10 M.

PLAYLIST

Loading...

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved