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Détermination spectrophotométrique d’une constante d’équilibre
 

Détermination spectrophotométrique d’une constante d’équilibre

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Détermination de la constante d’équilibre d’une réaction chimique peut fournir des informations importantes concernant la mesure dans laquelle il formera produits au fil du temps.

Chaque réaction chimique est associée à une constante d’équilibre K, ce qui reflète le rapport entre les concentrations des réactifs et produits lors de la réaction a cessé de progresser. Pour mesurer le K, ces concentrations doivent être déterminées.

Si une réaction contient un composant de couleur unique, son interaction avec la lumière peut être mesurée pour discerner sa concentration. Les concentrations des composants non colorées peuvent alors être calculées indirectement à l’aide de l’équation chimique équilibrée. Cette vidéo illustre l’utilisation d’un spectrophotomètre à déterminer empiriquement la constante d’équilibre d’une réaction de thiocyanante de fer.

Réactions chimiques plus aller de l’avant dans les directions avance et arrière. Comme la réaction progresse, il atteint un point où les réactions et inverses se produisent au même rythme. Ceci est connu comme l’équilibre chimique. Cet état d’équilibre, le rapport des concentrations du produit à des concentrations de réactifs, chacune à la puissance de leurs coefficients stoechiométriques, correspond à la constante d’équilibre K. Sur mesure K pour un système d’intérêt, les coefficients doivent être connues, et la concentration doit être déterminée, directement ou indirectement. Conformément à la Loi de Beer-Lambert, la concentration d’une espèce colorée est proportionnelle à son absorption, qui est la quantité d’énergie qu’elle absorbe à une longueur d’onde spécifique de la lumière. Ceci peut être exprimé mathématiquement, où A est absorbance, epsilon est le coefficient d’atténuation molaire, qui est spécifique à un composé, l est la longueur de chemin d’accès par le biais de l’échantillon, et c est la concentration. Une courbe d’étalonnage est créée en testant plusieurs solutions de concentration connue et traçant les valeurs d’absorbance obtenue. Avec cette courbe d’étalonnage de concentration inconnue des solutions peuvent être étudiées. Mesures d’absorbance sont utilisées pour déterminer la concentration de l’espèce colorée. Ensuite, on peuvent calculer les concentrations des réactifs et des produits restants. La procédure suivante permettra d’étudier la réaction du fer trois avec le thiocyanate pour former un complexe de thiocyanate de fer.

Une fois que les concentrations ont été mesurées, la valeur de K peut être calculée avec une initiale-changement-équilibre, ou de la glace, tableau qui sera expliqué plus loin dans les résultats.

Maintenant que vous comprenez comment les méthodes spectrophotométriques peuvent être utilisés pour déterminer la constante d’équilibre, vous êtes prêt à commencer la procédure.

Avant de mesurer l’échantillon, une courbe d’étalonnage doit être générée.

Pour commencer, zéro un spectrophotomètre UV-visible à l’aide d’eau distillée comme un vide pour ne représenter aucune absorption. Lorsque vous insérez une cuvette dans le spectrophotomètre, veiller à ce qu’il est orienté alors la lumière passe à travers les parois transparentes, et que le niveau du liquide se trouve au-dessus du faisceau.

Ensuite, préparer 5 tubes à essai contenant les volumes indiqués de chaque solution de réactif comme indiqué dans le protocole du texte, qui produira à différentes concentrations du produit. Couvrir chaque tube avec un doigt ganté et secouer doucement pour mélanger. Laisser les tubes se reposer pendant 10 min. utilisation un Pasteur pipette pour transférer une petite quantité de solution 1 dans une cuvette et placez-le dans le spectrophotomètre. Acquérir un spectre et consigner le λmax et son absorbance. Répétez ce processus pour les solutions 2 à 5, en utilisant une nouvelle cuvette de chaque série.

Reporter l’absorbance mesurée par rapport à la concentration de sulfocyanure de fer pour chaque solution. Déterminer la ligne de régression pour les données. La pente de cette droite est le coefficient d’atténuation molaire.

Maintenant que les données pour les solutions étalons a été acquis, préparer quatre tubes à essai moyens contenant les volumes indiqués de solutions comme indiqué dans le protocole du texte.

Couvrir chaque tube avec un doigt et secouer doucement pour mélanger. Laissez-les reposer pendant au moins 10 min. Cette période de repos permet les solutions atteindre l’équilibre chimique.

Utiliser une pipette Pasteur pour transférer une petite quantité de solution 6 dans une cuvette et placez-le dans le spectrophotomètre. Acquérir un spectre et d’enregistrer la valeur λmax et l’absorbance mesurée à la λmax. Répétez ce processus pour les solutions 7 – 9.

Une fois que tous les échantillons ont été mesurés, les données molarité et absorbance de solutions de 1 à 5 peuvent être analysées. Un grand excès de thiocyanate servait à faire en sorte que tous le fer chimiquement, ce qui simplifie l’analyse.

Les données sont tracées pour créer une courbe d’étalonnage. La longueur du trajet de la lumière, l, est généralement de 1 cm et peut être pris en compte dans les calculs. La pente de la droite, qui a été évaluée à 7600, est donc le coefficient d’atténuation. Pour les solutions de test de 6 à 9, cette valeur et l’absorbance sont utilisés pour calculer les concentrations de sulfocyanure de fer à l’équilibre. Avec ces données, la table de glace pourrait alors être utilisée.

Les concentrations des réactifs initiaux sont basées sur les molarités connues de fer et du thiocyanate ajouté à la solution et le volume total de la réaction. Parce que le produit est formé par la réaction de 1:1 du fer et du thiocyanate, concentration à l’équilibre de chaque diminution de la quantité de produit formé. La concentration à l’équilibre de chaque espèce est maintenant connue. Ces valeurs sont utilisées pour calculer la constante d’équilibre pour chaque solution. Les valeurs sont à peu près constantes dans la gamme de concentrations étudiées.

Le concept de la constante d’équilibre est important pour un large éventail de domaines scientifiques. La constante d’équilibre peut être utilisée pour fournir des informations utiles sur l’étendue à laquelle se forme une réaction produits au fil du temps. Dans cet exemple, on a observé des deux réactions contenant du violet de gentiane.

La première solution était composée de violet de gentiane et d’hydroxyde de sodium. La couleur a été observée à rapidement changer du violet incolore. Cette réaction a une valeur très élevée de K, indiquant que les produits forment presque complètement au fil du temps.

Cristal violet puis réagit avec l’acétate de sodium. Cette solution est resté violette indéfiniment. Cette réaction a une très faible valeur de K, donc il ne se livre pas avancer de manière significative.

Enfin, la constante de dissociation, un type spécifique de la constante d’équilibre — peut être utilisé pour décrire le comportement de la protéine. Dans cet exemple, les changements dans la structure de l’ARN ont été suivis dans les tampons de réaction de magnésium.

L’ARN purifié a été mélangé dans la solution avec des concentrations connues de magnésium et a permis d’atteindre l’équilibre. Ensuite, la structure d’ARN qui en résulte a été tracée.

Dans ce cas, des concentrations plus élevées de magnésium causé des sites réactifs sur l’ARN pour être moins protégé, produisant un Kd qui était la moitié de la valeur.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE à dosage spectrophotométrique de la constante d’équilibre. Vous devez maintenant comprendre la relation définie par la Loi de Beer-Lambert, comment faire pour déterminer la concentration de l’absorbance à l’aide d’un spectrophotomètre et comment calculer une constante d’équilibre en utilisant des concentrations à l’équilibre.

Merci de regarder !

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