6. Определение теплоты образования кристаллогидрата

Цель работы: Экспериментально определить теплоты растворенияCuSO₄5H₂Oи безводной солиCuSO₄

Реактивы: дистиллированная вода, безводныйCuSO₄иCuSO₄5H₂O.

Оборудование: Работу можно выполнять на любой из установок, технические весы, мерные колбы на 50, 100 и 250 мл.

Порядок выполнения работы:

Для определения теплоты образования кристаллогидрата проводятся определения теплот растворения безводной соли и ее кристаллогидрата так, как описано в разделе I.5.

Запишите по стадиям процесс растворения веществ, начиная с реакции образования кристаллогидрата из безводной соли. Сравните исходные и конечные состояния. Вычислите теплоту образования кристаллогидрата используя закон Гесса.

При проведении эксперимента количества безводной соли и кристаллогидрата задаются преподавателем. Результаты измерений также заносятся в табл.I.2. Порядок выполнения работы такой же, как и при определении теплоты растворения соли в воде.

К защите работы необходимо:

- по графику определить изменение температуры при растворении кристаллогидрата, рассчитать его концентрацию и интегральную теплоту растворения

- графическим методом определить изменение температуры при растворении безводной соли, ее концентрацию и интегральную теплоту растворения

- по полученным данным рассчитать теплоту реакции образования кристаллогидрата и сравнить полученные данные со справочными значениями (см. справочник Табл.33 стр.48).

- рассчитать абсолютные и относительные ошибки и объяснить их источники

По завершении работы все приборы должны быть выключены. Рабочее место приведено в порядок.

Таблица I.2

2. Химическое равновесие

   1. Определение констант равновесия реакции комплексообразования

Цель работы:определение констант равновесия реакции комплексообразования в растворе, изучение зависимости ее от температуры и определение термодинамических характеристик реакции комплексообразования.

Реактивы:дистиллированная вода, раствор Co(SCN)₂0,001 г/мл , раствор KSCN 0,05 г/мл, ацетон,

Оборудование:фотоэлектрический спектрофотометр, мерные колбы на 25 мл, пипетки, кюветы, термостат,

Порядок выполнения работы:

Многие металлы образуют в растворах комплексные ионы, прочность которых характеризуют константой устойчивости. В случае образования моноядерного комплекса уравнение реакции имеет вид

М^х++nR^-MR

где М - металл-комплексообразователь,

R - лиганд,

n - число лигандов в комплексном ионе.

Константа равновесия K_C, называемая в данном случае также константой устойчивости комплекса_n, равна:

(II.0)

Для определения константы устойчивости мало прочных комплексов можно применить графический метод Бента и Френча. После логарифмирования обеих частей уравнения (II.1) получим следующее выражение:

(II.2)

Последнее уравнение может быть представлено прямой при использовании в качестве переменных и , как показано нарис.II.1.

В этом случае отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, равен ln_n, что позволяет вычислить константу устойчивости.

Равновесие реакции комплексообразования исследуют на примере реакции кобальта (II) с тиоцианатом в водно-ацетоновых растворах:

Co²⁺ + 4SCN^- Co(SCN)

Комплексный ион Co(SCN)образуется в заметных количествах при большом из­бытке тиоционат-ионов в растворе. Этот комплексный ион окрашен в голубой цвет, поэтому для определения его концентрации можно измерять оптическую плотность раствора с помощью фотоэлектрического спектрофотометра.

Спектрофотометрический метод анализа основан на избирательном поглощении излучения определенной длины волны раствором.

При обработке результатов измерений используют закон Бугера-Ламберта-Бера

(II.0)

где оптическая плотность ,

I₀- интенсивность падающего потока излучения,

I-интенсивность потока излучения, прошедшего через вещество,

l- толщина поглощающего слоя,

с - концентрация,

 - коэффициент погашения, основная характеристика поглощения света раствором при данной длине волны.

При с=1 моль/л и l=1см=D, т.е. коэффициент поглощения - это оптическая плотность раствора с концентрацией 1 моль/л, помещенного в кювету сl=1 см. ДляCo(SCN)при длине волны 620 нм коэффициент погашениясоставляет 1,9^.10³л/(моль^.см).

В практической работе измеряют оптические плотности растворов D_i, пропорциональные концентрациям комплексного ионаCo(SCN), и оптическую плотностьD₀раствора, в котором весь металл связан в комплекс. При обработке опытных данных используют уравнение (II.2) в следующей форме:

, (II.0)

где n=4. Для расчета константы устойчивости следует построить график с использованием переменныхпо оси ординат иln[R^-] по оси абсцисс (см.рис.II.1). При построении графика следует учитывать, что лиганд во всех опытах берется в избытке поэтому частичное связывание лиганда в ионах комплекса практически не уменьшает величину [R^-].

Константы устойчивости зависят от температуры, поэтому спектрофотометрические измерения проводят с использованием термостатированных кювет.