ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ

ĆWICZENIE NR 21

KINETYKA AUTOKATALITYCZNEJ REAKCJI JODOWANIA ACETONU

APARATURA:

- TERMOSTAT

- TERMOMETR CYFROWY

- 2 KOLBY MIAROWE O POJ. 250 ML

- 2 PROBÓWKI

- 4 KOLBY STOŻKOWE

- BIURETA

- PIPETA

ODCZYNNIKI:

- 4% ROZTWÓR KJ

- 1 n ROZTWÓR HCl

- 0.1 n ROZTWÓR NaHCO₃

- 0.01 n ROZTWÓR Na₂S₂O₃

- ROZTWÓR SKROBII

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej szybkości reakcji jodowania acetonu w oparciu o pomiary stężeń jodu w funkcji czasu podczas jodowania acetonu w środowisku kwaśnym. Stężenie jodu wyznacza się metodą miareczkowania tiosiarczanem sodowym, który ma właściwości redukujące jod.

Reakcja przebiega zgodnie z równaniem:

2 Na₂S₂O₃ + J₂ → Na₂S₄O₆ + 2 NaJ

WYKONANIE ĆWICZENIA:

Do dwóch kolb miarowych wprowadza się 0,1m roztwór jodu w 4% KJ. Do każdej z kolb dodaje się 1 n roztworu kwasu solnego i wodę. Kolby z roztworem umieszcza się w termostacie w temp. 30^oC. W termostacie umieszcza się również dwie zamknięte probówki z acetonem. Podczas termostatowania próbek należy wykonać tzw. „ślepą próbę” w celu wyznaczenia stężenia początkowego jodu. W tym celu do kolby miarowej wprowadza się niewielką objętość roztworu jodu o takim samym stężeniu jak w reakcji, dopełnia się wodą destylowaną i miareczkuje mianowanym roztworem tiosiarczanu sodowego. Początkowo miareczkowany roztwór robi się ciemno brązowy, a pod koniec miareczkowania lekko żółty.

Wówczas dodajemy kilka kropli skrobi, w wyniku czego roztwór staje się granatowy. Miareczkujemy dalej aż do zupełnego odbarwienia się roztworu.

Po 10-15min. Termostatowania wlewa się aceton do roztwory jodu, notuje czas dodania jako moment rozpoczęcia reakcji, uzupełnia kolby wodą destylowaną i miesza. Następnie pobiera się próbki do analizy i wprowadza je do kolbek z 0,1 n roztworem NaHCO₃, notując czas przerwania reakcji i miareczkuje się próbki 0,01 n roztworem tiosiarczanu sodowego w obecności skrobi. Notujemy objętość tiosiarczanu zużytego do miareczkowania. Kolejne próbki roztworu reakcyjnego należy pobierać w odstępach, co 15min. I miareczkować jak poprzednio.

OBLICZENIA

Stężenie początkowe jodu:

gdzie: c Na₂S₂O₃ - stężenie roztworu Na₂S₂O₃ [gR/dm³]

V₀ Na₂S₂O₃ - objętość roztworu Na₂S₂O₃ zużytego na analizę ślepej próby

[cm³]

V_pr - objętość próbki wziętej do analizy [cm³]

Stężenie aktualne jodu:

gdzie: V Na₂S₂O₃ - objętość roztworu Na₂S₂O₃ zużytego na analizę próbki

po czasie t [cm³]

Zmiana stężenia jodu po czasie t (ubytek stężenia acetonu):

Stężenie początkowe acetonu:

gdzie: V_ac -objętość acetonu wziętego do reakcji [cm³]

ρ_ac - gęstość acetonu [g/cm³]

M_ac - masa cząsteczkowa acetonu [g/mol]

V_kol - objętość mieszaniny reakcyjnej (kolby) [cm³]

Stężenie początkowe jonów wodorowych:

gdzie: V_HCl - objętość dodanego HCl [cm³]

c_HCl - stężenie roztworu HCl [mol/dm³]

Równanie:

Opracowane wyniki:

Nr pomiaru	Godzina pomiaru	Czas trwania reakcji t [min]	Objętość V [cm3]	Stężenie jodu mol/cm3	Ubytek stężenia acetonu mol/cm3	y
0	13.00	0	9,4	0,009400	0,000000	0,000000
1	13.15	15	9,125	0,009125	0,000275	0,006094
2	13.30	45	8,275	0,008275	0,001125	0,022717
3	13.45	60	7,275	0,007275	0,002125	0,039057
4	14.00	75	6,275	0,006275	0,003125	0,052921

∑195 ∑0,1208

Wyznaczanie współczynnika kierunkowego prostej y=f(t) metodą najmniejszych kwadratów

Wyznaczanie współczynnika kierunkowego prostej metodą graficzną

t₁=15 t₂=45

y₁=0,009 y₂=0,027

---