1.10: Bir Denge Sabitinin Spektrofotometrik Tayini

1. Fe(SCN)²⁺

1. Boş olarak damıtılmış su kullanarak görünür bir spektrofotometreyi kalibre edin.
2. Bir test tüpüne 1.0 mL 1.0 × 10^-4 M Fe(NO₃)₃ çözelti ekleyin.
3. Aynı test tüpüne 5.0 mL 0.50 M KSCN çözeltisi ekleyin.
4. Aynı test tüpüne 4.0 mL 0.10 M HNO₃ çözeltisi ekleyin. Tüpü eldivenli bir parmakla kapatın ve karıştırmak için hafifçe sallayın.
5. Çözeltinin küçük bir miktarını bir küvete aktarmak için bir Pasteur pipeti kullanın. Sıvı seviyesinin spektrofotometredeki ışık huzmesinin yolunun üzerinde olduğundan emin olun.
6. Küveti spektrofotometreye yerleştirin, böylece ışık şeffaf kenarlardan geçer.
7. Bir spektrum elde edin ve λ_max değerini ve λ_max'daki absorbansı kaydedin.
8. Bir Bira yasası eğrisini oluşturmak için, bilinen Fe(SCN)²⁺ konsantrasyonlarına sahip ek çözeltiler hazırlanmalı ve ölçülmelidir. Tablo 2'deki Fe(NO₃)₃, KSCN ve HNO₃ çözeltilerinin hacimlerini kullanarak 2 – 7 arasındaki adımları tekrarlayın. Tüm ölçümler için aynı küveti kullandığınızdan emin olun, her numune arasında 3 kez damıtılmış su ile durulayın.
9. Her test tüpündeki Fe (SCN) ^{2 +} konsantrasyonlarına karşı ölçülen absorbansı çizin ve veriler için en uygun çizgiyi belirleyin. Bu çizginin eğimi molar absorptivitedir ve yol uzunluğu 1 cm'dir.

2. Demir (III) Tiyosiyanat Sistemi için K Ölçümü

1. Tablo 3) içinde belirtilen 0.0025 M Fe(NO₃)₃, 0.0025 M KSCN ve 0.10 M HNO₃ çözeltileri içeren 4 orta boy test tüpü hazırlayın.
2. Her tüpü bir parmağınızla kapatın ve karıştırmak için hafifçe sallayın. En az 10 dakika ayakta durmalarına izin verin. Bu dinlenme periyodu, çözeltilerin kimyasal dengede olmasını sağlar.
3. Az miktarda çözelti 6'yı bir küvete aktarmak için bir Pasteur pipeti kullanın. Sıvı seviyesinin spektrofotometredeki ışık huzmesinin yolunun üzerinde olduğundan emin olun.
4. Bir spektrum elde edin ve absorbansı λ_max olarak kaydedin.
5. K'nin konsantrasyona bağlı olmadığını göstermek için farklı başlangıç reaktan konsantrasyonlarına sahip çoklu reaksiyonlar incelenebilir. Farklı başlangıç koşulları için K değerini belirlemek için, 7 – 9 arasındaki çözümler için 3. ve 4. adımları tekrarlayın.

Tablo 2. Fe(NO₃)₃, KSCN ve HNO₃ çözeltilerinin 2 - 5 numaralı tüplere yerleştirilmelidir.

Tablo 3. 0.0025 M Fe(NO₃)₃, 0.0025 M KSCN ve 0.10 M HNO₃ çözeltilerinin uygun hacimleri.

Bir kimyasal reaksiyonun denge sabitinin belirlenmesi, zaman içinde ne ölçüde ürün oluşturacağı hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.

Her kimyasal reaksiyon, reaksiyonun ilerlemesi durduğunda ürünlerin ve reaktanların konsantrasyonlarının oranını yansıtan bir denge sabiti olan K ile ilişkilidir. K'yi ölçmek için bu konsantrasyonların belirlenmesi gerekir.

Bir reaksiyon tek bir renkli bileşen içeriyorsa, konsantrasyonunu ayırt etmek için ışıkla etkileşimi ölçülebilir. Renksiz bileşenlerin konsantrasyonları daha sonra dengeli kimyasal denklem kullanılarak dolaylı olarak hesaplanabilir. Bu video, bir demir tiyosiyanant reaksiyonu için denge sabitini ampirik olarak belirlemek için bir spektrofotometrenin kullanımını gösterecektir.

Çoğu kimyasal reaksiyon hem ileri hem de geri yönde ilerler. Reaksiyon ilerledikçe, ileri ve geri reaksiyonların aynı oranda meydana geldiği bir noktaya ulaşır. Bu kimyasal denge olarak bilinir. Bu kararlı durumda, ürün konsantrasyonlarının reaktan konsantrasyonlarına oranı, her biri stokiyometrik katsayılarının gücüne yükseltilmiş, denge sabiti K'ye karşılık gelir. İlgilenilen bir sistem için K'yi ölçmek için, katsayılar bilinmeli ve konsantrasyonlar doğrudan veya dolaylı olarak belirlenmelidir. Beer-Lambert yasasına göre, renkli bir türün konsantrasyonu, belirli bir ışık dalga boyunda emdiği enerji miktarı olan absorbansı ile orantılıdır. Bu matematiksel olarak ifade edilebilir, burada A absorbanstır, epsilon bileşiğe özgü molar zayıflama katsayısıdır, l numune boyunca yol uzunluğudur ve c konsantrasyondur. Bilinen konsantrasyona sahip birden fazla çözeltinin test edilmesi ve elde edilen absorbans değerlerinin çizilmesiyle bir kalibrasyon eğrisi oluşturulur. Bu kalibrasyon eğrisi ile konsantrasyonu bilinmeyen çözeltiler incelenebilir. Absorbans ölçümleri, renkli türlerin konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır. Daha sonra, kalan reaktanların ve ürünlerin konsantrasyonları hesaplanabilir. Aşağıdaki prosedür, bir demir tiyosiyanat kompleksi oluşturmak için demir üçünün tiyosiyanat ile reaksiyonunu inceleyecektir.

Konsantrasyonlar belirlendikten sonra, K değeri, sonuçlarda daha ayrıntılı olarak açıklanacak olan bir Başlangıç-Değişim-Denge veya ICE tablosu ile hesaplanabilir.

Artık denge sabitini belirlemek için spektrofotometrik yöntemlerin nasıl kullanılabileceğini anladığınıza göre, işleme başlamaya hazırsınız.

Numuneyi ölçmeden önce bir kalibrasyon eğrisi oluşturulmalıdır.

Başlamak için, emilim göstermemek için boş olarak damıtılmış su kullanan bir UV-vis spektrofotometresini sıfırlayın. Spektrofotometreye bir küvet yerleştirirken, ışığın şeffaf kenarlardan geçecek şekilde yönlendirildiğinden ve sıvı seviyesinin ışın yolunun üzerinde olduğundan emin olun.

Ardından, metin protokolünde gösterildiği gibi her bir reaktan çözeltisinin belirtilen hacimlerini içeren ve ürünün değişen konsantrasyonlarını verecek olan 5 test tüpü hazırlayın. Her tüpü eldivenli bir parmakla kapatın ve karıştırmak için hafifçe sallayın. Tüplerin 10 dakika dinlenmesine izin verin.

Orta konsantrasyonlu numunenin küçük bir miktarını (çözelti 3) bir küvete aktarmak için bir Pasteur pipeti kullanın ve spektrofotometreye yerleştirin. Bir spektrum elde edin ve ?max (maksimum dalga boyu), lambda max ve absorpsiyonunu kaydedin. Ardından, en seyreltik çözeltiden başlayarak, kalan tüm çözeltilerin emilimini ?max'ta (lambda max) ölçün. Tüm ölçümler için aynı küveti kullanın ve her numune arasında 3 kez duruladığınızdan emin olun. Çözümler 2 için bu işlemi tekrarlayın ? 5.

Her çözelti için ölçülen absorbansa karşı demir tiyosiyanat konsantrasyonunun grafiğini çizin. Veriler için en uygun satırı belirleyin. Bu çizginin eğimi molar zayıflama katsayısıdır.

Artık standart çözeltiler için veriler elde edildiğine göre, metin protokolünde gösterildiği gibi belirtilen çözelti hacimlerini içeren dört orta boy test tüpü hazırlayın.

Her tüpü bir parmağınızla kapatın ve karıştırmak için hafifçe sallayın. En az 10 dakika ayakta durmalarına izin verin. Bu dinlenme periyodu, çözeltilerin kimyasal dengeye ulaşmasını sağlar.

Küvete az miktarda çözelti 6 aktarmak için bir Pasteur pipeti kullanın ve spektrofotometreye yerleştirin. Bir spektrum elde edin ve önceden belirlenmiş ?max'ta ölçülen absorbansı kaydedin. 7 ile 9 arasındaki çözümler için bu işlemi tekrarlayın.

Tüm numuneler ölçüldükten sonra, çözeltiler için molarite ve absorbans verileri 1 ? 5 analiz edilebilir. Demirin tamamının reaksiyona girmesini sağlamak için büyük miktarda tiyosiyanat kullanıldı, bu da analizi basitleştirdi.

Veriler bir kalibrasyon eğrisi oluşturmak için çizilir. Işığın yol uzunluğu, l, tipik olarak 1 cm'dir ve hesaplamalardan çıkarılabilir. 7600 olarak hesaplanan hattın eğimi bu nedenle zayıflama katsayısıdır. Test çözümleri için 6 ? 9, bu değer ve absorbans, dengedeki demir tiyosiyanat konsantrasyonlarını hesaplamak için kullanılır. Bu verilerle daha sonra ICE tablosu kullanılabilir.

İlk reaktan konsantrasyonları, çözeltiye eklenen demir ve tiyosiyanatın bilinen molaritelerine ve reaksiyonun toplam hacmine dayanır. Ürün, demir ve tiyosiyanatın 1:1 reaksiyonundan oluştuğu için, her birinin denge konsantrasyonu, oluşan ürün miktarı kadar azalır. Her türün denge konsantrasyonu artık bilinmektedir. Bu değerler, her çözelti için denge sabitini hesaplamak için kullanılır. Değerler, incelenen konsantrasyon aralığında kabaca sabittir.

Denge sabiti kavramı, çok çeşitli bilimsel alanlar için önemlidir. Denge sabiti, bir reaksiyonun zaman içinde ne ölçüde ürün oluşturacağı hakkında yararlı bilgiler sağlamak için kullanılabilir. Bu örnekte, kristal viyole içeren iki reaksiyon gözlenmiştir.

İlk çözelti kristal viyole ve sodyum hidroksitten oluşuyordu. Rengin hızla mordan renksizliğe dönüştüğü gözlemlendi. Bu reaksiyonun çok büyük bir K değeri vardır, bu da ürünlerin zamanla neredeyse tamamen oluştuğunu gösterir.

Kristal viyole daha sonra sodyum asetat ile reaksiyona sokuldu. Bu çözelti süresiz olarak mor kaldı. Bu reaksiyon çok düşük bir K değerine sahiptir, bu nedenle önemli ölçüde ilerlemez.

Son olarak, ayrışma sabiti ? belirli bir denge sabiti türü mü? protein davranışını tanımlamak için kullanılabilir. Bu örnekte, RNA'nın yapısındaki değişiklikler magnezyum reaksiyon tamponlarında izlendi.

Saflaştırılmış RNA, bilinen magnezyum konsantrasyonları ile çözeltiye karıştırıldı ve dengeye ulaşmasına izin verildi. Daha sonra elde edilen RNA yapısı çizildi.

Bu durumda, daha yüksek magnezyum konsantrasyonları, RNA üzerindeki reaktif bölgelerin daha az korunmasına neden oldu ve değerin yarısı kadar bir Kd üretti.

JoVE'nin denge sabitinin spektrofotometrik olarak belirlenmesine girişini izlediniz. Artık Beer-Lambert yasası tarafından tanımlanan ilişkiyi, bir spektrofotometre kullanarak absorbanstan konsantrasyonun nasıl belirleneceğini ve denge konsantrasyonlarını kullanarak bir denge sabitinin nasıl hesaplanacağını anlamalısınız.

İzlediğiniz için teşekkürler!