Метод определения коэффициента распределения йода между водой: объяснение и техники измерения.

Определение коэффициента распределения йода между водой и органической фазой проводится для изучения способности вещества к растворению в воде и органическом растворителе. В данной работе будет проведено определение коэффициента распределения йода между водой и тетрахлорметаном.

Для определения коэффициента распределения йода между водой и тетрахлорметаном используют метод экстракции. Экстракция — это процесс извлечения вещества из одной фазы в другую за счет различия их растворимости. В данном эксперименте для экстракции йода из воды будет использован тетрахлорметан.

Для проведения экстракции йода из воды и определения его концентрации в органической фазе необходимо приготовить две колбы с водой и тетрахлорметаном соответственно. Колбы выбираются с вместимостью 100 мл и заключены в реакторы с охладительными манжетами для поддержания постоянной температуры.

Для определения концентрации йода в органической фазе используется реакция йода с натриевым тиосульфатом. Для этого необходимо отобрать небольшую порцию органической фазы с тетрахлорметаном и перенести ее в чашку Петри. Затем при помощи мерного пипетира в этой порции провести титрование с раствором натриевого тиосульфата (НNa2S2O3) до полного изменения цвета.

Из результатов титрования можно определить массовую концентрацию йода и, следовательно, коэффициент распределения йода между водой и тетрахлорметаном. Для определения массы йода в воде и органической фазе необходимо провести титрование с раствором НNa2S2O3 с известной концентрацией, затем рассчитать количество йода по формуле.

Работа № 3 определение коэффициента распределения йода между водой и органическим растворителем

Для определения коэффициента распределения йода между водой и органическим растворителем был проведен ряд экспериментов. Целью работы являлось изучение процессов, связанных с распределением йода между несмешивающимися жидкостями, а также определение значений коэффициента распределения йода.

В опыте использовалось два органических растворителя — диэтиловый эфир и тетрахлорметан. Для анализа использовались водный раствор йода и содержащий йод рафинат. Цикличность эксперимента обеспечивалась повторением однотипных задач по извлечению йода из водного раствора в органический. Концентрацию йода в воде определяли титрованием натрия гипосульфитом по массовой концентрации со стандартным раствором йода. Также определяли концентрацию йода в органических растворителях по титрованию их стандартным раствором натрия тиосульфатом.

Эксперимент проводили следующим образом: в емкость определенного объема, как правило, 100 мл воды, добавляли стандартный раствор йода или рафинат. Затем к емкости добавляли органический растворитель — диэтиловый эфир или тетрахлорметан, объем которого также был определен. Полученная смесь встряхивалась и растворители были разделены друг от друга. Объем органического растворителя отбирали с помощью мерного цилиндра или делительной бюретки, и основываясь на его концентрации йода, определяли концентрацию йода в органическом растворителе.

Для определения коэффициента распределения йода между водой и органическим растворителем проводили серию опытов, меняя при этом объемы растворов, концентрации и другие факторы. Результаты опытов представлены в виде таблиц, графиков и зависимостей между концентрацией йода в воде и органическом растворителе.

Результаты определения коэффициента распределения йода между водой и органическим растворителем

№ опыта	Объем воды, мл	Объем органического растворителя, мл	Концентрация йода в воде, моль/л	Концентрация йода в органическом растворителе, моль/л	Коэффициент распределения йода
1	100	50	0,02	0,01	2
2	200	100	0,03	0,015	2
3	300	150	0,04	0,02	2

На основе полученных данных было определено значение коэффициента распределения йода между водой и органическим растворителем. Полученные результаты показали, что коэффициент распределения йода оказался почти константным для всех опытов и при различных условиях. Это свидетельствует о высокой эффективности процесса распределения йода между водой и органическим растворителем.

Форма записи результатов опыта

Для определения коэффициента распределения йода между водой и органической фазой в экстракционных реакторах, необходимо провести следующие шаги:

Подготовка образца

1. В коническую колбу помещают 100 мл водного раствора иода (1%, массовые концентрации).

2. Добавить 20 мл диэтилового эфира в колбу с раствором иода.

3. Встряхнуть смесь в колбе в течение 1 минуты.

4. Оставить колбу на несколько минут, чтобы разделение составляющих частей смеси было достаточным.

Определение коэффициента распределения

5. Отделить органическую фазу (экстракт) от водной фазы.

6. Определить объем органического слоя (V₁) с помощью делительной воронки.

7. Растворите водный слой (V₂) в растворе натрия тиосульфата (0,1 н, с2н5ос2н5).

8. К полученному раствору добавить 1-2 капли крахмала (индикатор) и титровать его раствором натрия тиосульфата до бесцветного окрашивания смеси.

9. Записать объем потребовавшегося титранта (V) для окончания реакции.

№ п/п	Объем экстракционного растворителя, мл	Объем водного раствора йода, мл	Объем тиосульфата натрия, мл	Объем титранта, мл	Коэффициент распределения йода
1	V1	100	V2	V	V/V1
2	…	100	…	…	…
3	…	100	…	…	…

10. Результаты опыта запишите в таблицу.

11. Для каждого опыта вычислите коэффициент распределения йода (V/V₁).

Решение задач приложить к отчету

Для начала, согласно теории распределения, принимаем, что йод является молекулой, которая может переходить между водной и органической фазами. Целью нашей работы является определение отношения концентрации йода в органической фазе к его концентрации в водной фазе, то есть коэффициента распределения.

Для определения коэффициента распределения проводим эксперимент следующим образом:

1. Отбирают порцию воды, например, 100 мл, в которой растворен нужный объем йода (№1) и добавляют экстракт йода, образующий фиолетовый цвет.

2. Отбирают порцию растворителя (например, 50 мл бензола или гексана) и при помощи делительной воронки вносят его в контакт с водной фазой.

3. Встряхивают смесь воронки, чтобы образовалась межфазная граница. После этого, позволяют фазам разделиться.

4. Отбирают порцию органической фазы и определяют ее концентрацию при помощи гипосульфита натрия.

5. Повторяют эксперимент с разными объемами растворителя и воды, отбирая порции и проводя анализ, чтобы получить данные для построения графика.

Для оценки эффективности процесса и получения более точных результатов, каждый эксперимент можно проводить в несколько повторов.

Результаты эксперимента заносятся в таблицу, где указываются объем воды, объем растворителя, концентрация йода в органической фазе и коэффициент распределения.

Видео:

Определение концентрации вещества в растворе методом титриметрии

Определение концентрации вещества в растворе методом титриметрии автор: НИЯУ МИФИ 88 478 переглядів 10 років тому 2 хвилини і 27 секунд