Відношення концентрації третього компонента в кожній з двох рідин, які не змішуються, при даній температурі є величина постійна.

k = С₁/ С₂,

де k – коефіцієнт розподілу,

С₁, С₂ - концентрації третього компонента, відповідно, у першому та другому розчиннику.

На різній розчинності однієї і тієї ж речовини в рідинах, які не змішуються, оснований метод екстракції. За цим методом до розбавленого вихідного розчину додають другий розчинник, який не змішується з розчинником вихідного розчину, але в ньому розчиняється речовина, що вилучається. Із розведеного розчину розчинена речовина частково переходить у шар другого розчинника. Другий розчинник краще додавати невеликими порціями і декілька разів. Тоді екстракція буде повнішою.

ХІД РОБОТИ

Для визначення коефіцієнта розподілу необхідно приготувати суміш розчинів йоду у воді та бензолі.

Для цього в ділильну лійку внесіть 25мл води і 2мл 0,5%-го розчину йоду в бензолі, потім в другу ділильну лійку внесіть 25мл води і 2мл 1%-го розчину йоду в бензолі (або 2мл розчину йоду в бензолі іншої концентрації).

Ділильну лійку після змішування води і відповідного розчину йоду в бензолі закрийте пробкою та енергійно збовтуйте протягом 2-3 хвилин, періодично відкриваючи пробку для випуску пари бензолу (при збовтуванні пробку притримуйте пальцем).

В процесі збовтування йод розподілиться між водою і бензолом. Після відстоювання розчини в ділильній лійці розділіть. Для цього рідини, що розшарувалися, злийте із ділильної лійки в конічні колби ємністю 100мл. В одержаних розчинах йоду у воді і йоду в бензолі визначте вміст йоду шляхом їх титрування 0,05н розчином тіосульфату натрію в присутності 1мл 1%-го розчину крохмалю (індикатора). Перед титруванням бензольних розчинів додайте до них по 20мл дистильованої води. Титруйте до тих пір, поки не зникне синє забарвлення водного шару.

Обчисліть концентрацію йоду у водних і бензольних розчинах.

При титруванні відбувається реакція:

J₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaJ + Na₂S₄O₆

Концентрація йоду в розчинах визначається на основі рівності на момент еквівалентності:

V • N = V₁• N₁,

де V₁ та N₁ – об’єми і нормальності досліджуваного розчину,

V та N – об’єми і нормальності розчину тіосульфату, що був використаний на титрування.

Звідси: N₁ = V • N / V₁.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Визначивши послідовно для водних та бензольних розчинів нормальності йоду в них, знайдіть співвідношення концентрацій йоду в них:

k = N₁(бенз.)/ N₁(вод.)

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні питання та практичні завдання

1. Дайте визначення трьохкомпонентної системи

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Сформулюйте закон Нернста

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

3. На чому оснований метод екстракції.

____________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Поясніть суть метода екстракції

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5. Завдання. Визначити тип взаємного розподілу рідин:

¨ ацетон, бензол, вода - ________________________________________________________________________________________________________________

¨ етиловий спирт, толуол, вода - ________________________________________________________________________________________________________________

¨ оцтова кислота, хлороформ, вода - ________________________________________________________________________________________________________________

Тема 1.3.: «Електрохімія»

Лабораторна робота № 4

Дата проведення роботи______________________

«Визначення катодних і анодних ділянок

Корозійних елементів»

Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.

2. Експериментальним шляхом навчитися визначати катодні і анодні ділянки корозійних елементів.

Реактиви, посуд і прилади: цинкова і залізні пластинки – по 1 шт., наждачний папір, 10% розчин НСl, 25% розчин NaCl, 1% розчин К₃[Fe(CN)₆], 1% спиртовий розчин фенолфталеїну, фільтрувальний папір.

ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ

Корозія – процес руйнування металу під впливом різних факторів зовнішнього середовища.

Корозія металів буває хімічна, електрохімічна та біохімічна.

Хімічна корозія – це руйнування металів внаслідок їх взаємодії з середовищем, яке не проводить електричний струм

Хімічна корозія – обумовлена взаємодією металів з газами або з неелектролітами (рідинами, які не проводять електричний струм), наприклад:

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃.

Електрохімічна корозія – це руйнування металу, що знаходиться в контакті з іншими металами та електролітом або водою

Електрохімічна корозія відбувається під дією розчинів електролітів. Цей вид корозії відбувається при зануренні металевих виробів у водні розчини, морську воду, грунт з ґрунтовими водами, при конденсації на металі вологи із атмосфери. Отже, електрохімічна корозія має багато різновидів. Основними з них є: атмосферна корозія, що виникає на поверхні металу під дією сконденсованої вологи; ґрунтова корозія, виникає при контактуванні металів з ґрунтовими водами; морська корозія, виникає при контакті металу з морською водою.

Біохімічна корозія виникає при дії ферментів, що є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів.

Найбільш поширена електрохімічна корозія, яка відбувається під дією розчинів електролітів.

Чисті метали (крім активних) при контакті з електролітом або водою практично не кородують. Корозія розвивається, якщо метали містять домішки, які є менш активні, ніж метал, наприклад, вуглець у сталі (залізі). При контакті такого заліза з електролітом (електропровідним середовищем) на різних ділянках виникають різні потенціали, що приводить до утворення багатьох коротко замкнутих мікро гальванічних елементів. Роль аноду виконують зерна самого металу (заліза), а катоду – менш активні домішки.

Електрод, від якого по металевому провіднику відходять електрони, вважають анодом, не залежно від того є система гальванічним елементом чи електролізером. Електрод, до якого надходять електрони, вважають катодом.

Атоми металу з кристалічної решітки переходять у розчин, а на металі (аноді) накопичуються електрони, тобто відбувається розчинення металу: Ме - nе‾ → Meⁿ⁺.

Електрони переміщуються до катоду (менш активного металу або домішок) і викликають реакції відновлення, наприклад:

у випадку кислого середовища:

2Н⁺ +2е‾ → Н₂;

при наявності кисню у водному середовищі:

О₂ + 2Н₂О + 4е‾ → 4ОН‾.

Прискоренню процесу корозії сприяє підвищення концентрації молекул кисню або іонів водню, підвищення температури.

Корозія завдає великої шкоди народному господарству. За рік приблизно 20% обсягу щорічного виробництва сталі руйнується в результаті корозії. В харчовій промисловості корозія приводить до псування інвентаря та обладнання, а продукти корозії є причиною харчових отруєнь. Тому важливо знати механізм корозії та способи захисту від неї металів. Найбільш поширеними є нанесення на метали ізолюючих покриттів (плівок) –металевих та неметалевих, а також електрохімічні та хімічні методи.

ХІД РОБОТИ

1. Цинкову та залізну пластинки очистіть до блиску наждачним папером, промийте протягом декількох секунд в 10% розчині НСl, промийте водою і підсушіть фільтрувальним папером.

На поверхню кожної пластинки нанесіть краплю реактиву, приготовленого таким чином: до 100мл 25% розчину NaCl додайте 5мл 1% розчин К₃[Fe(CN)₆] та декілька крапель 1% спиртовий розчин фенолфталеїну. Через деякий час спостерігайте, як краї крапель зафарбуються в малиновий колір, у той же час, як у середині краплі на поверхні заліза з’явиться синій колір, а на поверхні цинку – блідо-рожевий осад. Укажіть анодні та катодні ділянки, якщо відбуваються реакції на анодних ділянках: Fe → Fe²⁺ + 2e‾,

3 Fe²⁺ + 2 Fe(CN)₆ → Fe₃[Fe(CN)₆]₂,

Zn → Zn²⁺ + 2e‾,

3Zn²⁺ + 2Fe(CN)₆^3- → Zn₃[Fe(CN)₆]₂ .

А на катодних ділянках:

2Н₂О + О₂ + 4е‾→ 4ОН‾.

2. На вичищену до блиску залізну пластинку нанесіть краплю насиченого розчину кухонної солі, яка містить фенолфталеїн. Через деякий час на краях краплі спостерігайте малинове забарвлення, а ближче до центру – кільце іржі.

На катодних ділянках відбувається така ж, що і в п.1 реакція утворення ОН^- - іонів. На анодних ділянках іде процес корозії заліза:

Fe → Fe²⁺ + 2e‾.

Йони ОН^-, що виникають у результаті катодної реакції, дифундують від країв у середину краплі, а йони Fe²⁺ - від центру краплі назовні, що призводить до утворення навколо центральної області краплі осаду Fe(OH)₂, який під дією розчиненого кисню переходить в іржу FeO(OH).

Висновок: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні питання та практичні завдання

1. Дайте визначення корозії.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Які види корозії Вам відомі?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

3. При яких умовах розвивається процес корозії?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

4. Поясніть суть процесу корозії металів.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

5. Напишіть реакції, що відбуваються на катоді і аноді під час корозії.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Які існують методи захисту від корозії?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Що відбудеться з виробами, виготовленими з оцинкованого або лужного заліза, якщо на поверхні захисного шару з'явиться подряпина?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

8. Чому не піддаються корозії сталеві вироби, вкриті шаром олова або цинку?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Завдання 1. Підготувати реферат на тему: «Сучасні методи захисту від корозії металів, що застосовуються в харчовій промисловості»

10. Завдання 2. В п’яти пронумерованих стаканах знаходиться:

Ø №1 – гвіздок у воді

Ø №2 – гвіздок у розчині солі NaCl

Ø №3 – у розчин солі NaCl занурений гвіздок, до якого прикручена мідна дротина

Ø №4 – у розчин солі NaCl занурений гвіздок, до якого прикручена дротина з цинку

Ø №5 – до розчину солі NaCl долили розчин NaОН і занурили в цю суміш гвіздок

Поясніть, що Ви будете спостерігати в кожному стакані. Де швидкість корозії буде найменшою, а де найбільшою?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема 1.3.: «Електрохімія»

Лабораторна робота № 5

Дата проведення роботи______________________

«Інгібіторний захист від корозії»

Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.

2. Експериментальним шляхом навчитися визначати та розраховувати швидкість корозії металів та вплив на неї інгібіторів.

Реактиви, посуд і прилади: залізні пластинки однакової площі – 10 шт.; віденське вапно; 1% і 10%-й розчини Н₂SO₄; етиловий спирт; 0,05%-й розчин желатину; сечовина; розчин NaCl; мідний дріт; віск; луг; дистильована вода; фільтрувальний папір; електроплитка.

ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ

На даний момент є кілька способів запобігання корозії.