Для чего при титровании органического слоя прибавляется вода

Экстракция йода из водного раствора органическими

Экстракция

Физико-химические характеристики веществ лежат в основе их распределения между двумя фазами. Это явление широко используется для экстрагирования из водных растворов многих химических соединений.

При экстракции вещество, растворимое в воде и органическом растворителе, распределяется меду двумя несмешивающимися слоями жидкости. При этом отношение активностей (а) или концентраций (с) в обеих жидкостях при данной температуре есть величина постоянная, называемая коэффициентом распределения К:

Коэффициент распределения обычно мало зависит от абсолютного количества растворенного вещества. Кроме того, растворенное вещество распределяется между двумя несмешивающимися жидкостями, независимо от присутствия в растворе посторонних веществ.

Так, например, коэффициент распределения йода между водой и хлороформом равен 130. Если к воде, содержащей растворенный I₂, добавить не смешивающийся с нею хлороформ, взболтать эту систему и дать ей отстояться, то после установления равновесия концентрация йода в хлороформе окажется в 130 раз более высокой, чем в воде, независимо от общего количества растворенного йода. Таким образом, с помощью хлороформа можно извлечь (экстрагировать) из воды преобладающую часть растворенного в ней йода. Такой, основанный на законе распределения способ извлечения растворенного вещества из раствора с помощью второго растворителя, не смешивающегося с первым, называется экстракцией и широко применяется в лабораторной практике и в химической промышленности.

В экстракционной системе из объема водного раствора извлекается вещество в гораздо меньший объем. Концентрация вещества в этом случае повышается. Экстрагирование позволяет выделить микрокомпонент из раствора при отношении концентраций 1:10. Так, например, при экстракции 5 мл экстрагента можно выделить 10 г вещества из 1-2 л раствора. Повысить концентрацию 200-400 раз.

Чаще экстрагируют примеси от основного вещества, но иногда экстракцией удаляют основное вещество от примесей.

Техника экстрагирования

1. Важно! Следует следить, чтобы кран и пробка не пропускали экстрагируемые жидкости.Для этого наливают в делительную воронку экстрагент, встряхивают и проверяют пропускают ли кран или пробка.

3.Когда экстрагент и исчерпывающая фаза помещены в делительную воронку ее закрывают пробкой и интенсивно встряхивают в течение 1-2 минут.

4.В течение этого процесса несколько раз открывают кран, для того чтобы выпустить образующиеся пары легко летучего компонента. Важно! Если пары не выпускать, то давление паров может выбить пробку или кран.При этом, делительную воронку следует держать как показано на рисунке.

5.Затем оставляют эмульсию расслаиваться на два слоя. Для этого требуется не менее 5 минут.

6.Иногда эмульсия не расслаивается в течение длительного времени (стойкая эмульсия). В этом случае рекомендуется:

— Добавить неорганическую соль (хлорид натрия, сульфат магния и т.п.).

— Добавить экстрагент или растворитель исчерпывающей фазы.

— Добавить кислоту (в случае если происходит экстракция из щелочного раствора).

7.После расслоения смеси на два слоя важно определить какой из слоев экстрагент. Для этого:

— Можно ориентироваться на табличные значение плотности экстрагента и исчерпывающей фазы. Сверху располагается растворитель с меньшей плотностью. Однако, такой метод не достаточно точен, так как в более легкий (с меньшей плотностью) растворитель может перейти вещество, плотность изменится и «легкий” растворитель окажется внизу.

9.Для полного извлечения вещества экстракцию повторяют еще 2-3 раза.

В качестве растворителей для экстракции из водных растворов применяют не смешивающиеся с водой органические растворители (например, четыреххлористый углерод), хорошо растворяющие простые или комплексные соединения анализируемых элементов. Если же приходиться иметь дело с растворителями, частично смешивающимися с водой (например, сероуглерод, этиловый эфир или амиловый спирт), то для «высаливания» т.е. уменьшения растворимости этих веществ в воде, в обрабатываемый раствор прибавляют большие количества электролитов.

Следует иметь в виду, что неудачно выбранные высаливающие электролиты могут приводить в некоторых случаях к противоположному результату, т.е. к увеличению растворимости органического растворителя в воде. Возможно также образование иных комплексов, мешающих переводу элементов в органический растворитель. Вообще же для образования в водном растворе того соединения, которое должно переходить в органический растворитель, необходимо добавлять реактивы строго определенных концентраций.

Всегда следует помнить о ступенчатом характере образования комплексных соединений, из которых какое-нибудь одно соединение извлекается данным растворителем лучше всех других, и поэтому его преимущественное образование в водном растворе должно быть соответствующим образом обеспечено. Очень часто однотипные комплексные соединения одних элементов устойчивы при одном значении рН, а другие при другом.

Этим пользуются для избирательного отделения одних элементов от других, регулируя рН раствора.

Для организации безопасной работы необходимо знать, что многие органические растворители, например диэтиловый эфир, чрезвычайно огнеопасны, а другие, например четыреххлористый углерод, очень ядовиты при вдыхании паров.

Метод экстракции отличается от других методов разделения веществ рядом преимуществ:

1. Можно извлечь определяемое вещество из очень разбавленных растворов, т.е.

повышается чувствительность метода.

2. Не происходит соосаждения и экстрагируемое вещество количественно выделяют в чистом виде.

3. Возможно выделение и разделение веществ, которые трудно или невозможно разделить другими способами.

Лабораторная работа

Экстракция йода из водного раствора органическими

Растворителями

Цель работы: Научиться производить процесс экстракции в лабораторных условиях и необходимые расчеты результатов экстракции.

Оборудование: шт

1. Экстракционная воронка на 150мл; 1

2. Бюретка на 25мл в штативе; 1

3. Мерный цилиндр на 100мл; 1

4. Мерный цилиндр на 20мл; 1

5. Конические колбочки для титрования на 100мл; 3

6. Химический стакан на 100мл; 2

7. Пипетка на 10мл; 1

Растворы и экстрагенты:

Задание: Определить коэффициент распределения йода между водой иэкстрагентом и рассчитать концентрацию йода в водном растворе послевторойэкстракции.

Ход выполнения работы

Определяем исходную концентрацию йода (I 2 ) в воде для этого применяем йодометрическое титрование.

В коническую колбу на 100мл берем 10мл водного раствора йода ититруем его стандартным раствором тиосульфата натрия (0,05н) до соломенно-желтой окраски. Затем добавляем в колбочку 3мл раствора крахмала и продолжаем осторожно титровать раствором тиосульфата до исчезновения синей окраски. Титрование повторяем.

По среднему показателю двух сходящихся отсчетов объемаNa2 S2 O3 вычисляем концентрацию йода в исходной воде:

Вычисляем общее содержание йода в 70мл йодсодержащей воды.Проводим экстракцию йода бензолом с помощью воронки для экстракции объемом на150мл. Для этого смешиваем в ней 70мл содержащеййод воды и 7мл бензола. Воронку закрываем пробкой и встряхиваем в течении 2 минут. Оставляем затем воронку в покое до полного расслоениясмесей.Нижний водный слой отделяем в химический стакан на 100мл.

Определяем содержание йода в воде после первой экстракции. Дляэтого также проводим титрование отделенной части воды стандартнымраствором тиосульфата натрия.

Расчет нормальности йода после первой экстракции:

Расчет массы йода перешедшего в экстрагент (бензол):

Расчет нормальной концентрации йода в экстрагенте (бензоле):

Расчет коэффициента распределения йода между фазами (водой и

Нормальность йода в воде после второй экстракции:

Концентрация йода в воде после второй экстракции:

Источник

Практическое занятие №8

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №8

Лабораторная работа №5

Определение коэффициента распределения йода между органическими и неорганическими растворителями

Общая цель : Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии.

Сделайте записи в рабочей тетради по плану:

· основные вопросы темы.

Учебные вопросы занятия:

1. Выполнение лабораторной работы №5. Определение коэффициента распределения йода между органическими и неорганическими растворителями.

Ваши действия при подготовке к занятию и отработке программы занятия

При подготовке к данному занятию

Повторите тему 5 «Фазовые равновесия в трехкомпонентных системах» (Модуль 3 – Фазовые равновесия и термодинамическое учение о растворах) рабочей учебной программы дисциплины «Физическая химия». Это очень важно, так как этот материал является базовой основой для получения новых знаний и на нем строится программа занятия.

При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на: методику выполнения лабораторной работы.

Лабораторная работа №5

Определение коэффициента распределения йода между органическими и неорганическими растворителями

Цель работы: о знакомиться с экспериментальным методом исследования распределения растворенного вещества между двумя несмешивающимися растворителями.

В данной работе один из растворителей – вода, в которой плохо растворяется иод, а другой – органический растворитель (например, толуол). В нем иод растворяется хорошо. Изучение равновесия производится при комнатной температуре Т ( T 1 ) и при комнатной температуре на 20°С (Т2) отличающейся от Т1.

Равновесие некоторых химических реакций (диссоциация на ионы в электролитах, ассоциация молекул, комплексообразование) в растворах можно изучить, исследуя распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися жидкостями. Допустим, что иод распределился между водой и другим органическим растворителем. Так как предсказать трудно, в какой форме находится иод в обоих растворителях, воспользуемся формой Шилова:

, (1)

где КТ – коэффициент распределения при заданной Т;

– концентрация иода в органическом растворителе;

п – степень полимеризации молекул иода в воде;

– концентрация иода в воде.

Логарифмируя уравнение (1), получаем: . (2)

После преобразования получаем выражение:

. (3)

Уравнение (3) является математическим описанием прямой линии вида:

было получено (3) выражение:

где Δ H ° и Δ S 0 – тепловой эффект реакции, изменение энтропии в реакции в интервале температур Т2 – T 1 Уравнение (6) может быть представлено также в виде

которое получают после обработки методом наименьших квадратов, используя значения ln КT и 1/Т. Если Δ H ° не зависит от температуры, то ln KT является нелинейной функцией обратной величины абсолютной температуры. В этом случае:

из соотношения (8) следует что:

В работе можно определить коэффициент распределения методом экстракции, для чего проводят экстрагирование вещества несколькими порциями подходящего растворителя. После последнего экстрагирования определяют титрованием количество оставшегося вещества и вычисляют коэффициент распределения или исходное количество растворенного вещества по уравнению:

где g 0 – начальное количество экстрагированного вещества;

V 1 – объем раствора, из которого экстрагируется вещество;

V 2 – объем растворителя, потребляемого на одно экстрагирование;

п – общее число экстрагирования;

g – количество вещества, оставшегося в первоначальном растворе после n — го экстрагирования;

КT – коэффициент распределения экстрагируемого вещества.

Аппаратура и материалы

Взять 0,05 н. раствор йода в органическом растворителе, приготовить четыре смеси, как указано в таблице 1 из раствора чистого растворителя и воды, которые помещают в отдельные колбы емкостью 250 мл с притертыми пробками, когда опыт проводят при комнатной температуре, или в делительные воронки с термостатирующими рубашками, когда опыт проводят при повышенных температурах.

Таблица 1 – Состав растворов для исследования

Количество раствора иода в органическом растворителе, мл

Источник

Для чего при титровании органического слоя прибавляется вода

Рис. 41. График зависимости lgС2 – lgС1

Из графика lgk = 0,694; k = 4,94. Поскольку n = tgα = 1,75, то можно предположить,

что в бензоле салициловая кислота находится в основном в виде димеров.

Лабораторная работа 6. Определение коэффициента распределения органической кислоты между двумя несмешивающимися жидкостями

Цель работы. Изучить распределение органической кислоты между двумя несмешивающимися жидкостями (водой и эфиром) при постоянной температуре.

В этой работе могут быть использованы растворы муравьиной, уксус- ной, пропионовой или щавелевой кислот различной концентрации. Из задан- ного раствора кислоты готовят исходные растворы различной концентрации:

0,3 н.; 0,6 н.; 0,9 н. и 1,2 н.

Для работы следует взять четыре пронумерованных конических колбы, емкостью не менее 100 мл. В каждую из колб прилить из бюретки по 25 мл кислоты определенной концентрации, т. е. в первую колбу 25 мл 0,3 н. рас- твора кислоты; во вторую 25 мл 0,6 н. раствора; в третью 25 мл 0,9 н. и в чет- вертую 25 мл 1,2 н. раствора кислоты. Затем в каждую колбу прилить 25 мл органического растворителя из бюретки. В качестве органического раство- рителя можно использовать диэтиловый эфир, толуол, хлороформ или дру- гие органические жидкости. Колбы плотно закрыть корковыми пробками (или плотно притертыми стеклянными пробками) и поставить в специальный аппа- рат для встряхивания на 10 минут. Дать растворам отстояться и отделить

водную фазу от органической с помощью делительной воронки. Фазу более тяжелую, слить в одну колбу, более легкую фазу – в другую колбу.

В каждом из четырех приготовленных растворов с разной концентраци- ей кислоты, нужно определить её количество, как в водной, так и в органи- ческой фазах следующим образом.

В водной фазе. Пипеткой на 5 мл отобрать пробу из водной фазы и пере- нести её в чистую коническую колбу, вместимостью 100 мл. Прилить 20 мл дистиллированной воды, 2–3 капли индикатора фенолфталеина и оттитро- вать 0,5 н. раствором щелочи до появления малиновой окраски. Все это про- делать трижды и записать средний результат в таблицу 1.

В органической фазе. Пробы из органического слоя должны отбираться при помощи груши (ртом засасывать не разрешается!). Три пробы по 5 мл из ор- ганического растворителя поместить в колбы с притертыми пробками, доба- вить в каждую по 15 мл 0,03 нормального раствора щелочи из бюретки и по

2–3 капли фенолфталеина. Закрыть пробками и тщательно перемешать смесь

до появления равномерной малиновой окраски. Каждую пробу оттитровать

0,02 н. раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания. Средний ре-

зультат записать в таблицу 13. Отдельным титрованием выяснить сколько,

0,02 н. раствора соляной кислоты идет на нейтрализацию 15 мл 0,03 н.

Результаты эксперимента

Источник

Для чего при титровании органического слоя прибавляется вода

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

При экстракции коэффициентом распределения условились называть отношение концентрации раствора, из которого экстрагируется растворенное вещество, к концентрации раствора, которым производится экстрагирование. Например, коэффициент распределения йода при экстракции его из воды сероуглеродом равен:

Для более полной экстракции вещества необходимо переводить его в то молекулярное состояние, в котором оно находится в обоих растворителях.

Например, при извлечении органической кислоты из водных растворов необходимо подавить ее диссоциацию добавлением сильной минеральной кислоты, тогда молекулы органической кислоты экстрагируются более полно.

Растворимость органических веществ в воде значительно понижается в присутствии солей («высаливающий» эффект), что тоже широко используется для увеличения полноты извлечения.

Закон Нернста-Шилова показывает, что экстракцию выгоднее проводить не сразу всем объемом растворителя, а последовательным многократным экстрагированием несколькими порциями растворителя. Действительно, пусть V1 – исходный объем раствора, в котором содержится mo растворенного вещества, которое нужно экстрагировать при помощи второго растворителя (не смешивающегося с первым); V2 – объем растворителя, употребляемый на каждое экстрагирование.

Предположим, что после первого экстрагирования в исходном растворе останется m1 растворенного вещества, тогда количество экстрагированного вещества, заключенного в объеме V2, равно mэ,1 = mo – m1. Если экстрагируемое вещество не диссоциирует и не ассоциируется ни в одном из растворителей, то равновесные концентрации его в первом и втором растворителях будут:

Согласно же закону распределения имеем:

, откуда. (3.16) Если после отделения раствора от растворителя снова повторить экстрагирование, добавив тот же объем V2 растворителя, то в него экстрагируется mэ,2 = m1 – m2, где m2 – количество вещества, оставшееся после второй экстракции в растворе.

Тогда после второго экстрагирования имеем:

Если вместо m1 подставить его значение из предыдущего уравнения, то получим:

После n экстрагирований в исходном растворе останется:

. (3.17) Количество экстрагированного вещества определяется выражением:

В каждом из четырех приготовленных растворов с разной концентрацией кислоты, нужно определить ее количество как в водной, так и в органической фазах следующим образом.

В водной фазе. Пипеткой на 5 мл отобрать пробу из водной фазы и перенести ее в чистую коническую колбу, вместимостью 100 мл. Прилить 20 мл дистиллированной воды, 2–3 капли индикатора фенолфталеина и оттитровать 0,5 н. раствором щелочи до появления малиновой окраски. Все это проделать трижды и записать средний результат в таблицу 1.

В органической фазе. Пробы из органического слоя должны отбираться при помощи груши (ртом засасывать не разрешается!). Три пробы по 5 мл из органического растворителя поместить в колбы с притертыми пробками, добавить в каждую по 15 мл 0,03 нормального раствора щелочи из бюретки и по 2–3 капли фенолфталеина. Закрыть пробками и тщательно перемешать смесь до появления равномерной малиновой окраски. Каждую пробу оттитровать 0,02 н. раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания. Средний результат записать в таблицу 13. Отдельным титрованием выяснить, сколько 0,02 н. раствора соляной кислоты идет на нейтрализацию 15 мл 0,03 н.

Таблица Результаты эксперимента Исходная Средний объем титранта, Концентрация кислоты, концентра- мл моль/л № ция Щелочи Кислоты В органиВ водной п/п кислоты, ческой для для фазе, моль/л фазе, водной органичеСН2О Сорган.

фазы ской фазы 1 0,2 0,3 0,4 1,Рассчитайте коэффициент распределения органической кислоты по экспериментальным данным. Если использовались одноосновные кислоты, то их молярность и нормальность численно совпадают. Поэтому концентрацию кислоты в воде можно рассчитать по формуле:

, где Сщ – нормальность щелочи, Vщ. и Vкисл. – объемы щелочи и кислоты, мл.

Концентрацию уксусной кислоты в органическом растворителе рассчитывают по формуле, где Vкисл. – количество соляной кислоты НСl, пошедшее на титрование смеси, мл; Vщ. – количество соляной кислоты, пошедшее на титрование 15 мл щелочи, мл; СНСl – нормальность соляной кислоты; 5 – объем пробы, взятой для титрования, мл.

В воде молекулы органических кислот незначительно распадаются на ионы (степень диссоциации менее 3–4 %). В органических неполярных растворителях карбоновые кислоты существуют главным образом в виде двойных молекул. Например, молекулы уксусной кислоты в эфире находятся в виде димеров:

О-..…….. +Н – О СН3 – С С – СН3.

О – Н+ ……….-О Такие димерные молекулы образуются за счет водородных связей. Водородные связи возникают в результате притяжения водорода гидроксильной группы одной молекулы к кислороду карбонильной группы другой молекулы. Водород гидроксильной группы является положительным концом диполя связи О–Н+, а кислород карбонильной группы является отрицательным концом диполя связи С–О. В димерной молекуле уксусной кислоты есть две водородные связи, обозначенные точками.

В воде карбоновые кислоты практически не димеризуются, так как вода разрывает димерные молекулы, и сама образует водородные связи с молекулами кислот. Но в воде молекулы органических кислот незначительно распадаются на ионы – диссоциируют.

Имеет смысл рассчитать коэффициент распределения по одной из формул, приведенных в теоретической части, учитывающих и диссоциацию молекул кислот, и их ассоциацию. И тот коэффициент распределения, который дает более постоянное значение при различных концентрациях, считать действительным.

После работы все растворы, содержащие органический растворитель, следует слить в отдельную колбу, находящуюся под тягой, для регенерации.

Категорически запрещается слив органических растворов в раковину! Лабораторная работа 7. Определение коэффициента распределения йода между органическим и неорганическим растворителем Цель работы. Определить коэффициент распределения иода между водой и органическим растворителем. Усвоить основные понятия и определения, приобрести навыки экспериментальной работы и обработки опытных данных.

Одним из растворителей является вода, в которой йод плохо растворим.

В качестве второго растворителя (органического) может быть использован четыреххлористый углерод, толуол, ксилол, сероуглерод, эфиры или другие органические вещества.

Из раствора йода в органическом растворителе с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,05 моль/л, приготовьте четыре смеси из раствора иода, воды и чистого органического растворителя, как указано в таблице в колбах с пробками на 200–250 мл.

Таблица Состав исходных растворов для определения коэффициента распределения Количество раствора Количество органиче- № смеси йода в органическом ского растворителя, Количество воды, растворителе, (мл) (мл) (мл) 1 5 15 2 10 10 3 12 8 4 15 5 Приготовленные таким образом смеси, помещенные в колбы, закрытые пробками, поставите на аппарат для встряхивания на 15–20 минут. По окончании встряхивания колбы оставите на 15–20 минут до полного расслоения жидкостей. Затем содержимое колб с помощью делительных воронок разделить. Отделить водный слой от неводного и определить содержание йода в обоих слоях титрованием тиосульфата натрия:

2 Na2S2O3 + J2 = 2NaJ + Na2S4O6.

Для определения концентрации йода в органическом слое взять пипеткой 1–5 мл пробы и перенести в колбу для титрования, содержащую 25 мл дистиллированной воды, и титровать 0,05 н. Na2S2O3 в присутствии крахмала.

Вода добавляется потому, что тиосульфатом лучше титровать водный раствор. В процессе титрования все время встряхивают колбочку, чтобы иод постепенно экстрагировался в водный слой. Титрование продолжается до момента обесцвечивания водного слоя при условии полной экстракции йода из органического слоя.

Для определения концентрации йода в водном слое нужно взять пипеткой 20–25 мл пробы и титровать 0,001 н. раствором Na2S2O3 в присутствии крахмала. Каждый раствор титровать три раза и взять средний результат. Результаты опытов запишите в таблицу 15.

Таблица Результаты анализа Водный слой Неводный слой Объем КонценОбъем Объем Концен- Объем взятой трация взятой 0,001 н. тио- трация 0,05 н. тио№ пробы йода в пробы сульфата, йода в сульфата, сме для невод- k для тит- пошедшего водном пошедшего си титро- ном слое рования, на титрова- слое С2, на титровавания, С1, (мл) ние, (мл) (моль/л) ние, (мл) (мл) (моль/л) Для расчета величины коэффициента распределения требуется знать равновесные концентрации йода в водном слое С2 и органическом растворителе С1. Концентрации рассчитывают по формуле СV1 = CнV2, где V1 – объем пробы взятой для титрования, мл; Сн – нормальность раствора тиосульфата; V2 – объем тиосульфата, пошедшего на титрование, мл. Рассчитывают коэффициент распределения для всех четырех смесей и берут среднее значение.

Если в работе использовались различные органические растворители, то сделать вывод, какой из них является наиболее эффективным для экстракции иода и почему.

Вопросы и задачи для самостоятельной работы 1. В чем суть закона распределения 2. От каких факторов зависит закон распределения 3. Какова практическая и теоретическая значимость закона распределения 4. Чем объясняются отклонения от закона распределения 5. Для чего при титровании прибавляется вода Имеет ли значение, какое количество воды прибавляется 6. На чем основан процесс экстрагирования, какова его теоретическая основа 7. Как вести процесс экстрагирования, чтобы достигнуть полноты извлечения экстрагируемого вещества определенным объемом растворителя 8. В каком из растворителей и почему лучше растворяется бром: хлороформ – вода;

спирт – раствор поваренной соли; тетрахлорид углерода – соляная кислота 9. Коэффициент распределения брома между водой и сероуглеродом при 20 0С равен 0,0125. Какой объём СS2 необходим для извлечения: а) 90,0%; б) 99,0%; и в) 99,9% всего брома из 5 л водного раствора путем однократного экстрагирования Сколько сероуглерода потребуется при экстрагировании брома порциями по 100 мл сероуглерода, чтобы получит такой же эффект, как в случае в) Ответ: а) 0,562 л;

б) 6,19 л; в) 62,4 л и vn = 0,7 л.

10. Равновесные концентрации фенола, распределенного между водой и бензолом при 25 оС, приведены в таблице:

В воде С1, моль/л 0,1013 0,366 0,В бензоле С2, моль/л 0,279 2,978 6,Фенол в воде имеет нормальную молекулярную массу. Показать, что в бензоле он существует в виде димеров.

11. Равновесные концентрации LiCl, распределенного между водой и изоамиловым о спиртом при 25 С, соответственно равны: С1 = 2,420 моль/л; С2 = 0,0271 моль/л.

Вычислить коэффициент распределения LiCl. Коэффициенты активности LiCl в воде и изоамиловом спирте равны соответственно: f1 = 1,110 и f2 = 0,392.

Глава 4. ЭЛЕКТРОХИМИЯ •••••••• При контакте двух фаз неизбежно происходит взаимодействие, заключающееся в материальном (вещественном и энергетическом) обмене между ними из-за разности химических потенциалов. В зависимости от вида частиц, которыми обмениваются фазы, возможно три случая.

Во-первых, структурная единица, участвующая в обмене, – электрически нейтральная частица (молекула, атом). Результатом взаимодействия является растворение фаз друг в друге с образованием раствора (например, кристалл сахара обменивается нейтральными молекулами с водой).

Во-вторых, обмен может быть обусловлен электронами – электрически заряженными частицами, что приведет к возникновению контактной разности потенциалов на границе фаз (например, металл – полупроводник).

И, в-третьих, в обмене участвуют ионы. Если в обмене участвуют ионы, то обязательно возникновение электрических зарядов у обеих фаз на их границе. Подобный обмен приведет к установлению равновесия, которое характеризует систему с наименьшей энергией. Но это равновесие на границе фаз характеризуется очень важным фактором – скачком потенциалов, который сопутствует образовавшемуся двойному электрическому слою. Состоянию равновесия будет отвечать равновесный электродный потенциал на границе фаз. Возникновение электродного потенциала, его строение, свойства и использование и является предметом изучения электрохимии.

1. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ 1.1. Возникновение двойного электрического слоя на границе электрод – электролит за счет окисления-восстановления металла Как известно, кристаллическая решетка металла построена из катионов, занимающих места в узлах кристаллической решетки, и общих внешних валентных электронов, обуславливающих связь между катионами. Схематически это можно представить в виде плоской двумерной модели, как на рисунке 42. Число положительных зарядов катионов металла кристаллической решетки скомпенсировано отрицательными электронами, и металл в целом не имеет заряда.

Источник