Αλλάζοντας τη θέση χημικής ισορροπίας σε διαλύματα σόδας και γαλαζόπετρας Νίκη Σπάρταλη, Ρουμπίνη Μοσχοχωρίτου και Ρομπέρτος Αλεξιάδης ΕΚΦΕ Χανίων ekfechan@sch.gr, ekfechan@gmail.com

Η πρόταση του σχολικού εργαστηριακού οδηγού για τη μελέτη των παραγόντων που επηρεάζουν τη Θ.Χ.Ι. Για την επίδραση της συγκέντρωσης στη θέση ισορροπίας χρησιμοποιεί την ισορροπία: Για την επίδραση της θερμοκρασίας στη θέση ισορροπίας χρησιμοποιεί την ισορροπία: 2 CrO42- + 2H+ Cr2O72- + H2O κίτρινο πορτοκαλί Co2+ + 4 Cl- CoCl42- - Q ροζ κυανό

Προβλήματα που προκύπτουν Τα αντιδραστήρια είναι τοξικά και καλό είναι να αποφεύγεται η χρήση τους για μετωπικά εργαστήρια γιατί οι μαθητές συνήθως εκτελούν τα πειράματα με γυμνά χέρια και χωρίς προφυλάξεις. Τα αντιδραστήρια στα σχολικά εργαστήρια μετά το πέρας των πειραμάτων απορρίπτονται στο νεροχύτη και γι’ αυτό τα τελευταία χρόνια γίνεται προσπάθεια να χρησιμοποιούμε όσο το δυνατόν πιο ακίνδυνα αντιδραστήρια και σε μικρότερες ποσότητες.

Οι ασκήσεις που προτείνουμε Απαιτούν υλικά και αντιδραστήρια μη τοξικά που υπάρχουν σε όλα τα σχολεία, συνήθως σε μεγάλες ποσότητες, καθώς και απλά υλικά καθημερινής χρήσης που μπορούμε να τα προμηθευτούμε από γεωπονικά καταστήματα και από supermarkets. Είναι απλές στην εκτέλεση και είναι εύκολο να πραγματοποιηθούν από τους μαθητές σε μετωπικό εργαστήριο. Δεν απαιτούν ακρίβεια στις συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων.

Επίδραση της συγκέντρωσης στη Θ.Χ.Ι.σε διάλυμα σόδας   Απαιτούμενα όργανα και αντιδραστήρια Δύο άδεια πλαστικά μπουκάλια με το πώμα τους (χωρητικότητας 250- 500mL). Ογκομετρικός κύλινδρος των 100mL Δύο ποτήρια ζέσης των 250 mL. Σπάτουλα. Φιάλη διήθησης κενού με πώμα. 1 δοκιμαστικός σωλήνας Ελαστικός σωλήνας. Μεταλλικό στήριγμα με λαβίδα. Σόδα (αναψυκτικό) Δείκτης ερυθρό του μεθυλίου Στερεό ανθρακικό νάτριο Na2CO3 Διάλυμα HCl 2M Παγάκια και νερό

Το ερυθρό του μεθυλίου είναι ένας δείκτης που σε όξινο Λίγη θεωρία Οι ισορροπίες που έχουν αποκατασταθεί από την αντίδραση CO2 και νερού μέσα στο διάλυμα του αναψυκτικού είναι οι παρακάτω : i. CO2(g) ⇌ CO2(aq) ii. CO2(aq) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) (ανθρακικό οξύ) iii. H2CO3(aq) + Η2Ο(l)⇌ H3O+(aq) + HCO3–(aq) (όξινο ανθρακικό ιόν) iv. HCO3–(aq) Η2Ο(l)⇌ H3O +(aq) + CO32–(aq) (ανθρακικό ιόν) Το ερυθρό του μεθυλίου είναι ένας δείκτης που σε όξινο περιβάλλον με pH<4,2 έχει χρώμα κόκκινο και σε διάλυμα με pH>6,3 έχει χρώμα κίτρινο .

Απομάκρυνση CO2. Μετατόπιση των ισορροπιών προς τα αριστερά. Η απομάκρυνση του CO2 γίνεται είτε με ανακίνηση του διαλύματος είτε με προσθήκη ουσίας που αυξάνει τη συγκέντρωση ενός από τα σώματα που βρίσκονται στα «προϊόντα» όπως με προσθήκη στερεού Na2CO3. 8

Μετατόπιση των ισορροπιών εκ νέου προς τα δεξιά. Η μετατόπιση των ισορροπιών προς τα δεξιά απαιτεί διοχέτευση αερίου CO2 στο διάλυμα, ώστε μέρος αυτού να διαλυτοποιηθεί, να δώσει ανθρακικό οξύ και τελικά το διάλυμα να γίνει πιο όξινο. Το απαιτούμενο CO2 προκύπτει από την αντίδραση HCl με ανθρακικό αλάτι. 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + Η2Ο + CO2 ↑

Μετατόπιση των ισορροπιών προς τα δεξιά

Επίδραση της θερμοκρασίας στη θέση χημικής ισορροπίας σε διάλυμα γαλαζόπετρας Απαιτούμενα όργανα, συσκευές και αντιδραστήρια Υδατικό διάλυμα θειικού χαλκού 0,1Μ Πυκνό διάλυμα HCl (περίπου 3Μ) Απιοντισμένο νερό Στήριγμα δοκιμαστικών σωλήνων 4 δοκιμαστικοί σωλήνες Ογκομετρικός κύλινδρος των 10 mL Ξύλινη λαβίδα Γκαζάκι Υδροβολέας  

Λίγη θεωρία Το υδατικό διάλυμα του ένυδρου θειικού χαλκού έχει γαλάζιο χρώμα που οφείλεται στα ενυδατωμένα ιόντα Cu2+. Αν τα μόρια του νερού αντικατασταθούν από ιόντα Cl- σχηματίζονται τα ιόντα CuCl42- που έχουν πράσινο χρώμα. Η αντίδραση είναι η ακόλουθη: Στο γαλάζιο [Cu(H2O)6]2+ προσθέτουμε HCl(aq), ώστε το αρχικό διάλυμα να αλλάξει ελαφρά χρώμα. Θερμαίνουμε και το διάλυμα γίνεται πράσινο. Ψύχουμε το θερμό διάλυμα και το χρώμα του ξαναγίνεται γαλαζωπό. [Cu(H2O)6]2+ + 4Cl- ⇌ CuCl42-+ 6H2O ΔΗ>0. γαλάζιο πράσινο

Επιπλέον πλεονεκτήματα αυτών των ισορροπιών. Οι ισορροπίες στο αναψυκτικό, με χρήση του ίδιου δείκτη, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την επίδραση της πίεσης στη Θ.Χ.Ι. Η ισορροπία με τη γαλαζόπετρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την επίδραση της συγκέντρωσης στη Θ.Χ.Ι. με χρήση διαλύματος HCl διαφορετικής συγκέντρωσης.