3

numer studenta

DOROTA BARTCZAK

^{imię i nazwisko}

nr indeksu 116201

Wydział BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWIENIU

Semestr TRZECI

Rok akademicki 2003/2004

Laboratorium chemii fizycznej

Ćwiczenie nr 26

Oznaczanie stałej szybkości jodowania acetonu.

^{Tytuł ćwiczenia}

ocena_____

-1-

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

I SZYBKOŚĆ REAKCJI.

Szybkość reakcji jest zawsze wielkością dodatnią. Miarą szybkości reakcji odniesionej do wybranego reagenta jest zmiana stężenia tego składnika w jednostce czasu

(przedziale t, t + dt).

V =
,

gdzie:

c - stężenie reagenta (substratu lub produktu),

znak „+” stosujemy gdy dc > 0 (zmiana stężenia produktu),

znak „-” stosujemy gdy dc < 0 (zmiana stężenia substratu).

II RZĘDY REAKCJI.

Rzędowość określa suma współczynników potęgowych przy stężeniach substratów, odczytanych z równania kinetycznego reakcji. Wyróżniamy reakcje: 0, I, II i III rzędu. W zależności od rzędu reakcji wyróżniamy inne wyrażenia na stałą szybkości reakcji k (współczynnik proporcjonalności). Dla reakcji rzędu n - tego wyrażenie (ogólne) na stałą szybkości reakcji ma postać:

k_n =
,

gdzie:

n - rząd reakcji,

t - czas,

a - stężenie początkowe,

a - x - stężenie po czasie t.

III OZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI JODOWANIA ACETONU.

Jodowanie acetonu jest reakcją II rzędową autokatalizowaną przez jony wodorowe będące jednym z jej produktów.

CH₃-CO-CH₃ + J₂ → CH3-CO-CH₂J + H⁺ + J^-

Jest to reakcja dwustopniowa, następcza.

Etap I

CH₃-C(O)-CH₃ + H⁺
CH₃-C-CH₃ H⁺ + CH₂ = C(OH)-CH₃

OH

postać ketonowa postać enolowa

Etap I jest powolny, odwracalny i decydujący o szybkości całej reakcji.

-2-

Etap II

CH₃-C(OH) = CH₂ + J₂ → CH₃-CO-CH₂J + H⁺ + J^-

W rezultacie szybkość całej reakcji zależy od stężenia acetonu (a-x) i kwasu (b+x), a nie zależy od stężenia jodu i szybkość jej możemy wyrazić następującym wzorem:

lub po scałkowaniu:

gdzie:

k - stała szybkości,

a - początkowe stężenie acetonu,

b - początkowe stężenie jonów wodorowych,

x - ubytek stężenia acetonu (równy przyrostowi stężenia kwasu) po czasie t.

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Z powodu braku odpowiedniego sprzętu (braku biurety) zamiast ćwiczenia nr 27 pt.” Energia aktywacji jodowania acetonu”, wykonałam ćwiczenie nr 26 pt.” Oznaczanie stałej szybkości jodowania acetonu”.

I CEL I METODA ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej szybkości k dla reakcji II- go rzędu (jodowania acetonu). Stałą szybkości określę na podstawie kolejnych pomiarów objętości Na₂S₂O₃, jakie potrzebne były na zmiareczkowanie badanej przeze mnie substancji, w zależności od postępu reakcji.

II TABELA Z WYNIKAMI POMIARÓW.

Lp	1	2	3	4	5	6
t[min]	0	15	30	46	64	75
V[ml]	18,0	17,6	16,3	15,6	14,5	13,6

gdzie:

t -czas [min],

V - objętość Na₂S₂O₃ [ml].

III WYKRES.

Wykres zależności
= f(t) został wykonany za pomocą programu komputerowego pt. „kinetyka chemiczna”, str. 4.

-3-

IV WIELKOŚCI DANE.

C Na₂S₂O₃ = 0,02 M,

VJ₂ = 37,5 ml,

V_aceton = 3 ml,

ρ_aceton = 0,796 g/cm³,

M_aceton = 58 g/mol,

C_HCl = 1 M,

V_HCl = 24 ml,

V_kolby = 250cm³,

t = 298,15 K,

a =
=
= 0,165 mol/dm³ ,

b =
=
= 0,096 mol/dm³ .

V OBLICZENIA.

Stała szybkości badanej reakcji obliczona została przy użyciu programu komputerowego. Wynosi ona:

k = 5,482 · 10^-6 s^-1.

Błąd względny pomiaru B_w wyznaczam z zależności:

B_w =
,

gdzie:

S(k) - błąd standardowy

k - stała szybkości

S(k) = 3,177 · 10^-7

k = 5,482 · 10^-6 s^-1

B_w =
· 100% = 0,057 %

V WNIOSKI.

Błędy pomiarowe mogły być spowodowane niedokładnością wykonywanych pomiarów, czyli niedokładne sprawdzenie upływu czasu w chwili pobierania kolejnej próbki, niedokładne odmierzenie objętości przygotowywanego do reakcji roztworu, a także niedokładne miareczkowanie, tzn. zbyt późne zakończenie danego miareczkowania. Na błędny przebieg ćwiczenia mogły mieć wpływ także wahania temperatury w termostacie, gdzie umieszczona była kolba, w której zachodziło jodowanie acetonu. Na wartość otrzymanej przeze mnie stałej szybkości k = 5,482 · 10^-6 s^-1 wpływ miały: temperatura, w

-5-

której zachodziła reakcja (t = 298,15 K) oraz stężenie i rodzaj katalizatora (H⁺). Gdyby temperatura była wyższa stała szybkości również byłaby większa. Podobnie jeżeli stężenie jonów H⁺ , pochodzących od kwasu HCl było większe, stała szybkości osiągnęła by wyższą wartość.

-6-

---