Опыт 3. При взаимодействии йода с крахмалом образуется соединение включения (клатратное соединение) переменного состава синего цвета — йодокрахмал. Реакция обратима. Равновесие можно представить условной схемой: (C₆H₁₀O₅)ₙ + mI₂ ↔ x(C₆H₁₀O₅)ₙ·(I₂)ᵧ; ΔH < 0. Прямая реакция является экзотермической, следовательно, при повышении температуры равновесие будет смещаться влево, концентрация йодокрахмала уменьшится и окраска будет ослабевать, а при охлаждении, наоборот, усилится. Возьмите две пробирки. В каждую пробирку внесите 2–5 мл дистиллированной воды, 1 каплю раствора крахмала и 1 каплю 0,1 н раствора йода. Как изменился цвет растворов в пробирках? Одну из пробирок поставьте в штатив, оставив для сравнения. Другую пробирку закрепите в держателе и нагрейте на электрической плитке. Сравните окраски растворов в обеих пробирках. Охладите раствор во 2-й пробирке водой из-под крана. Отметьте изменение окраски раствора. Данные опыта занесите в таблицу 3. Таблица 3. Экспериментальные данные: изменение температуры (нагрев, охлаждение); окраска раствора; направление смещения равновесия. 1) Запишите выражение константы равновесия реакции. 2) Почему происходит изменение окраски раствора при нагревании и охлаждении? 3) Какой процесс (прямой или обратный) является экзотермическим; эндотермическим?

Опытный оттенок зависит от концентраций и условий проведения, поэтому для таблицы указаны ожидаемые наблюдения согласно условию: при нагревании окраска ослабевает, при охлаждении усиливается.

1. Для условной реакции, записанной как (C₆H₁₀O₅)ₙ + mI₂ ⇌ x(C₆H₁₀O₅)ₙ·(I₂)ᵧ, выражение формальной константы равновесия имеет вид:

\[K_c=\frac{[\mathrm{(C_6H_{10}O_5)_n\cdot(I_2)_y}]^x}{[\mathrm{(C_6H_{10}O_5)_n}][\mathrm{I_2}]^m}\]

Это условная запись: точное выражение зависит от принятого уравнения и активности компонентов. Если крахмал рассматривают как чистую твёрдую фазу с постоянной активностью, её обычно не включают в выражение константы.

2. При изменении температуры меняется положение равновесия. Нагревание способствует эндотермическому направлению — обратной реакции, поэтому количество синего комплекса уменьшается и окраска бледнеет. Охлаждение способствует экзотермическому прямому процессу, комплекс образуется в большей степени и окраска усиливается.

3. Прямой процесс экзотермический, обратный — эндотермический.