Název: Chemická rovnováha

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Název: Chemická rovnováha"

Milan Dušek
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Název: Chemicá rovnováha Autor: Mgr. Štěpán Miča Název šoly: Gymnázium Jana Nerudy, šola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: chemie, fyzia Roční: 6. Tématicý cele: Chemicá rovnováha (fyziální a obecná chemie), omplexní sloučeniny Stručná anotace: Pracovní list je sestaven ta, aby mohl být použit i ve šole, terá nemá potřebné vybavení. Vešeré experimenty jsou zdoumentovány a mohou být žáům promítnuty během běžné vyučovací hodiny, nebo je žáci mohou provádět samostatně v laboratoři. Časová dotace: Teoreticá příprava je oncipována na 10 minut, vlastní provedení experimentu na 5 minut, následná disuze 10 minut. Tento výuový materiál byl vytvořen v rámci projetu Přírodní vědy praticy a v souvislostech inovace výuy přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projetu CZ..17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.

Vešeré experimenty jsou zdoumentovány a mohou být žáům promítnuty během běžné vyučovací hodiny, nebo je žáci mohou provádět samostatně v laboratoři.

2 Teorie Dlouhou dobu se předpoládalo, že chemicé reace probíhají zcela, tedy že se vešeré reatanty přemění na produty. Sutečnost je vša jiná. Např. syntéza amoniau probíhá dle reace: N + 3 H NH 3 Tato reace je charaterizována rychlostí reace, pro terou platí v 1 = 1 c(n ) c(h ) 3 *, de v je rychlost reace, 1 je rychlostní onstanta, c jsou oamžité oncentrace reatantů. Zároveň vša probíhá reace opačná, tedy: NH 3 N + 3 H Pro terou rovněž platí rychlostní rovnice ve tvaru v = c(nh 3 ). Postupem času se systém dostane do (termodynamicé) rovnováhy, obě reace budou probíhat stejnou rychlostí v 1 = v a oncentrace reatantů a produtů budou onstantní. Můžeme tedy psát: N + 3 H NH 3 v 1 = v 1 c(n ) c(h ) 3 = c(nh 3 ) 1 = c( NH 3) c( N ) c( H ) 3 K = 1 Kde K je termodynamicá rovnovážná onstanta**, terá charaterizuje daný systém za dané teploty. *Obecně má rychlostní rovnice pro reace aa + bb cc tvar v = c(a) α c(b) β, de α, β jsou dílčí řády reace, teré jsou pro jednoduché systémy stejné jao stechiometricé oeficienty. Pro podrobnější informace doporučuji uvedenou literaturu. ** Rovnovážná onstanta je ve fyziální chemii odvozuje na záladě Gibsovy energie a ativit jednotlivých slože, ale pro jednoduchost je uvedeno snazší odvození. Demonstrační experiment s obaltnatými ionty Experiment s obaltnatými ionty je vhodné pouze promítat, nebo je možné jej demonstrovat, ale pouze v digestoři. Neboť se pracuje s oncentrovanou yselinou chlorovodíovou. Žáci by jej provádět neměli.

oamžité oncentrace reatantů. Zároveň vša probíhá reace opačná, tedy: NH 3 N + 3 H Pro terou rovněž platí rychlostní rovnice ve tvaru v = c(nh 3 ).

3 Chemiálie 1% rozto hexahydrátu chloridu obaltnatého, oncentrovaná yselina chlorovodíová, voda Postup práce V digestoři umístíme 100 ml 1% roztou obaltnatých iontů do 1000 ml ádiny. Rozto umístíme na magneticou míchaču a za stálého míchání přilíváme oncentrovanou yselinu chlorovodíovou. Rozto změní barvu z růžové na modrou (viz rovnice v pracovním listu). Poté přidáme vodu a rozto se opět zbarví růžově, dalším přídavem yseliny chlorovodíové dojde modrému zbarvení. Výsledy pracovního listu Úol č. 1: Po přídavu vody (produt) došlo e změně barvy z rudé na žlutou. Rovnováha byla posunuta ve směru reatantů. Rozto je obarven převážně žlutými železitými ionty. Úol č. : Po přídavu thioyanatanu draselného (reatant) došlo opětovnému zrudnutí roztou. Rovnováha byla posunuta ve směru produtů. Rozto je obarven vznilým omplexem. Disuze Úol č. 3: Rovnováhu lze romě přídavu reatantů či produtů ovlivnit napřílad změnou teploty. Rovnovážná onstanta K je funcí teploty a obecné platí že zvýšením teploty se podpoří endotermní reace, snížením reace exotermní. Další způsob je změna tlau, terá má význam především pro reace v plynné fází. Zvýšením tlau se rovnováha posune ve směru s nižším objemem reační směsi. Např. rovnováha pro syntézu amoniau se zvýšením posune ve směru produtů (4 moly plynu vs moly plynu). Pozor! Katalyzátor neovlivňuje chemicou rovnováhu, neboť vede reaci jinou reační cestou. Další apliace, možnosti, rozšíření, zajímavosti, Pracovní list je možné doplnit o teorii omplexních sloučenin. Dále o historii Haber-Boschovy syntézy amoniau a jejího významu pro lidstvo. Jao samostatnou úlohu je možné nechat studenty odvodit jednotu rychlosti chemicé reace. Video doumentace Video 1: Reace obaltnatých ationtů s chloridovými anionty Video : Reace železitých ationtů s thioyanatanovými anionty Zdroje: ATKINS, P., DE PAULA, J.: Fyziální chemie, 1. vydání, Praha: VŠCHT Praha, 013. MAREČEK, A., HONZA, J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl, 3. vydání, Olomouc: Naladatelství Olomouc, 00. NOVÁK, J. a ol.: Fyziální chemie, baalářsý a magistersý urz, Praha: VŠCHT Praha, 008.

Poté přidáme vodu a rozto se opět zbarví růžově, dalším přídavem yseliny chlorovodíové dojde modrému zbarvení. Výsledy pracovního listu Úol č.

4 Pracovní list pro žáa Chemicá rovnováha Laboratorní práce číslo:. Jméno Třída Datum Chemiálie Teorie Le Chatelierův princip je chemicou obdobou známého třetího Newtonova záona (záon ace a reace). Poud do systému, terý je v rovnováze, přidáme něterou ze slože, systém se zachová ta, aby tuto změnu oncentrace eliminoval a vrátil se zpět do rovnovážného stavu. Tento princip si uážeme obaltnatých iontů s chloridovými anionty (viz Video 1), terá probíhá dle následující rovnice: [Co(H O) 6 ] + + 4Cl - [CoCl 4 ] H O Vodný rozto obaltnatých iontů je růžový. Po přidání yseliny chlorovodíové dojde e změně oordinační sloučeniny obaltu a vnine tetrachloroobaltnatý anion, terý je modrý. Přídavem vody (produt) se rovnováha posune ve směru reatantů a dojde e zrůžovění roztou, následným přídavem yseliny chlorovodíové (reatant) dojde zmodrání roztou a posunutí rovnováhy ve směru produtů. Experimentální část Tento princip si uážeme na reaci železitých iontů s thioyanatanem draselným, terá ve vodném prostředí probíhá dle následující rovnice: [Fe(H O) 6 ] 3+ + SCN - [Fe(H O) 5 SCN] + + H O Rozto železitých iontů je žlutý, rozto thioyanatanu je bezbarvý. Reací těchto slože vzniá sytě rudý omplex (viz Video ). Mohlo by se zdát, že reace proběhla zcela, ale ve sutečnosti se mezi reačními složami ustanovuje chemicá (termodynamicá) rovnováha, terá je charaterizována rovnovážnou onstantou. Chemiálie Chlorid železitý, thioyanatan draselný, voda Pomůcy Kádina (1000 ml), Erlenmeyerovy baňy, odměrný válec, magneticá míchača a míchadélo

Tento princip si uážeme obaltnatých iontů s chloridovými anionty (viz Video 1), terá probíhá dle následující rovnice: [Co(H O) 6 ] + + 4Cl - [CoCl 4 ] - + 6 H O Vodný rozto obaltnatých iontů je

5 Postup práce Před vlastní experimentální prací předpovězte chování systému v úolech 1 a. Připravte 100 ml 1% roztou chloridu železitého a 50 ml 0,5% roztou thioyanatanu draselného. Připravený rozto železitých iontů umístěte v 1000 ml ádince na magneticou míchaču a za stálého míchání přiápněte něoli ape roztou thioyanatanu až do změny barvy roztou. Poté přilívejte vodu a pozorujte změnu zabarvení. Poté opět přiápněte něoli ape roztou thioyanatanu draselného a pozorujte. Úol č. 1: Předpovězte chování (změnu zabarvení) systému po přídavu vody? Předpověď: Pozorování: Vysvětlení: Úol č. : Předpovězte chování (změnu zabarvení) systému po následném přidání roztou thioyanatanu? Předpověď: Pozorování: Vysvětlení: Úol č. 3: Navrhněte, jaým jiným způsobem lze ovlivnit chemicou rovnováhu?

Poté přilívejte vodu a pozorujte změnu zabarvení. Poté opět přiápněte něoli ape roztou thioyanatanu draselného a pozorujte. Úol č. 1: Předpovězte chování (změnu zabarvení) systému po přídavu vody?

Podobné dokumenty

Název: Chemická rovnováha II

Název: Chemická rovnováha II Název: Chemicá rovnováha II Autor: Mgr. Štěpán Miča Název šoly: Gymnázium Jana Nerudy, šola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: chemie, fyzia Roční: 6. Tématicý cele: Chemicá rovnováha (fyziální