Методика виконання роботи. У мірній колбі на 50 см3 готують розчин бензойної кислоти (наважка 1,5 г) в органічному розчиннику (бензол

У мірній колбі на 50 см³ готують розчин бензойної кислоти (наважка 1, 5 г) в органічному розчиннику (бензол, толуол, ксилол). Послідовно з розчину, що залишився, готують ще три ро­бочих розчини таким чином, відбирають рідину 25, 15 і 10 см³ в мірний ціліндр на 100 см³ і до­ливають органічний розчинник до мітки 50 см³. У кожен розчин додають по 50 см³ другого розчинника – дистильованої води. Приготовлені розчини переносять у ділильні лійки. Мірні лійки закривають пробками й енергійно струшують вміст 3-4 рази по 2 хв. з інтервалом у 2 хв., після чого залишають стояти протягом 1 години до повного розшарування рідин (встановлення рівноваги). Шари послідовно розділяють, пе­реносять у колби і з кожної беруть по три проби для титрування піпетками на 5 см³ за допомогою груші. Відібрану пробу переносять у колбу для титрування, додають 2-3 краплі індикатора - фенолфталеїну повільно титрують 0, 1н розчином NaOH до появи забарвлення во­дного шару, що не зникає при енергійному струшуванні колби. Титрування обо­в'язково повторюють 2-3 рази до одержання близьких результатів (результати по­винні відрізнятися не більше ніж на 0, 1 см³) і розраховують середній результат. Для ко­жного шару потрібна окрема піпетка.

Концентрацію досліджуваної речовини в кожному шарі визначають за рівнянням:

(3.8)

де V₁ і V₂ - відліки по бюретці до і після титрування, см³;

V - об’єм розчину, взятого для титрування, см³;

- концентрація лугу, моль/л.

Отримані дані зводять у табл. 3.1. За експериментальними даними розподілу речовини між двома розчинниками побудуйте графік. На осі ординат відкладіть lg , а на осі абсцис — lg , одержимо пряму, тангенс кута нахилу якої дорівнює n, а відрізок, що відтинається прямою на осі ординат - lgK. Рівняння (3.6) дозволяє графічно визначати n і К.

По закінченні роботи усі розчини, що містять органічні речовини, необхідно зливати в окрему колбу. Органічний розчинник за допомогою ділильної лійки відокремлюють від водного шару і зливають у банку для збереження залишків.

Таблиця 3.1

 

Номер досліду	Кількість лугу витраченого на титрування проби з водного шару, мл	Концентрація бензойної кислоти у водному шарі, СІ	Кількість лугу витраченого на титрування проби з органічного шару, мл	Концентрація бензойної кислоти в органічному шарі, СІІ
перше титрування	друге титрування	третє титрування	середнє значення		перше титрування	друге титрування	третє титрування	середнє значення

Контрольні питання

1. Що таке екстракція? Наведіть математичні вирази закону розподілу і проаналізуйте їх.

2. Поясніть від яких факторів залежить коефіцієнт розподілу? В яких випадках для розрахунку коефіцієнту розподілу користуються рівнянням Нернста, а в яких – рівнянням Шилова-Лєпінь?

3. Яке рівняння дозволяє обчислити кількість речовини, яка залишилася після багатократної екстракції у вихідному розчині?

4. Докажіть, що n-кратне екстрагування більш ефективне, ніж проведення однієї екстракції тим же загальним об'ємом екстрагенту.

5. Коефіціент розподілу морфіну між ізобутанолом та водою дорівнює 7, 4; між октанолом та водою – 5, 0; між ефіром та водою – 0, 21 при 298 К. Який з неводних розчинників ви виберете для екстракції морфіну з водного розчину і чому?

6. Коефіцієнти розподілу йоду між водою та сірковуглецем і між водою та тетрахлоридом вуглецю дорівнюють відповідно 0, 001695 та 0, 0117. Який з неводних розчинників є більш ефективним екстрагентом йоду із водного розчину? Відповідь мотивуйте.

7. При вивченні розподілу фенолу між бензолом та водою при 298 К були визначенні його рівноважні концентрації у воді С₁ і у бензолі С₂:

С1, моль/дм3	0, 1013	0, 3660	0, 5299
С2, моль/дм3	0, 2790	2, 978	6, 487

 

Фенол у воді знаходиться у вигляді мономерів. Доведіть, що його молекули асоційовані у димери в органічній фазі.

 

Тема 3: ФАЗОВІ РІВНОВАГИ

ДВОКОМПОНЕНТНІ СИСТЕМИ