Chemické pokusy/Vliv tlaku na rovnováhu

Vliv tlaku na rovnováhu
Chemikálie	dusičnan olovnatý, led, chlorid sodný a mazivo
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Popis

V tomto experimentu předvedeme vliv tlaku na rovnováhu

2 NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g).

Postup

Před demonstrací

1. Přes noc vysušíme asi 20 g dusičnanu olovnatého v peci při asi 100 °C (pokud jej nepoužijeme přímo vytažený z pece, uchováváme jej v exsikátoru).
2. V digestoři sestavíme aparaturu pro vývoj oxidu dusičitého podle obrázku 1. Snažíme se minimalizovat povrch pryžové hadice, která bude v kontaktu s plynem, protože s ní může reagovat.
3. Olejem na mazání namažeme píst skleněné stříkačky, aby lépe těsnila. Na její ústí připevníme asi 5 cm dlouhý kousek průhledné hadičky a otestujeme, že drží při přetlaku.
4. V digestoři opatrně žíháme dusičnan olovnatý, začne se uvolňovat plynný oxid dusičitý. Při příliš rychlém zahřívání může dojít k jeho rozkladu na oxid dusnatý. Uvolňovaný NO₂ při ochlazení v ledové lázni kondenzuje za tvorby dimeru.
5. Až dojde ke kondenzaci asi 2 ml kapalného N₂O₄, přestaneme zahřívat dusičnan olovnatý, odpojíme od sebe zkumavky a uzavřeme trubičku vedoucí ke zkumavce s kapalným N₂O₄.
6. Připojíme boční vývod zkumavky k hadičce spojené se skleněnou stříkačkou (nejlépe trojcestným kohoutem).
7. Z části naplníme stříkačku oxidem dusičitým lehkým zahřátím zkumavky s kapalným N₂O₄ (stačí uchopit do ruky, případně opatrně zahřát v horké vodě či kahanem).
8. Vypustíme plyn do digestoře a stříkačku ještě několikrát promyjeme, aby v ní nebyl vzduch.
9. Naplníme stříkačku oxidem dusičitým do poloviny a uzavřeme přívod plynu.

Demonstrace vlivu tlaku na rovnováhu

1. Stlačíme píst stříkačky, abychom v ní vytvořili přetlak. Barva plynu bude nejdříve tmavnout vlivem vzrůstu koncentrace oxidu dusičitého, až v určité chvíli začne opět blednout - začne docházet k dimerizaci molekul plynu, který je bezbarvý. K ustavení rovnováhy je třeba chvíli počkat.
2. Pustíme píst a postupně dojde k návratu původního zbarvení.
3. Vytáhneme píst, abychom vytvořili ve stříkačce podtlak. Sledujeme zesvětlání barvy plynu.

Demonstrace vlivu teploty na rovnováhu

1. Napustíme druhou skleněnou stříkačku do poloviny vzduchem a obě dvě upevníme vertikálně do vodní lázně ve velké kádince tak, aby byl celý objem stříkačky ponořený. Zaznamenáme teplotu lázně a objem plynu ve stříkačkách. Kádinku začneme zahřívat.
2. Vždy když teplota vzroste o 10 °C, zaznamenáme teplotu a objem plynu v obou stříkačkách. Před odečtem hodnot odstavíme kahan a zamícháme lázeň. Zaznamenáváme hodnoty do dosažení cca 70-80 °C.
3. Do grafu vyneseme závislost objemu plynů v obou stříkačkách na teplotě. Směs oxidů dusíku expanduje rychleji než vzduch, protože vlivem teploty dochází k posunutí rovnováhy směrem k monomeru.