numer ćwiczenia 7	Katalityczny rozkład wody utlenionej.	data wykonania ćwiczenia: 11.05.09
		data oddania sprawozdania: 18.05.09
C2	Kamila Rusek	Nazwisko sprawdzającego: dr B. Gzyl - Malcher
Uwagi:	Ocena:

I Cel ćwiczenia

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zbadanie szybkości katalizy w zależności od ilości katalizatora oraz jego stężenia na podstawie rozkładu H₂O₂ katalizowanego przez tlenek manganu(IV).

II Przebieg ćwiczenia

Wykonanie ćwiczenia

1. Do 4 erlenmayerek dodano po 150 cm³ wody destylowanej, 50 cm³ buforu boranowego oraz 5 cm³ wcześniej przygotowanego 5 % roztworu H₂O_2.

2. Do 3 erlenmayerek dodano kolejno 2, 5 i 8 cm³ 0,02M roztworu KMnO₄

3. Do 4 erlenmayerki dodano 5 cm³ wody destylowanej.

4. W chwili dodania KMnO₄ do roztworów zaczęto mierzyć czas.

5. Po odpowiednim czasie (tabele nr 1-4) pobierano z erlenmayerek próbki o objętości 5 cm³, dodawano 2 cm³ kwasu i notowano czas (tabele nr 1-4).

6. Każdą z próbek miareczkowana 0,02 M roztworem KMnO₄.

III Wyniki doświadczenia

Tabela nr 1. Wyniki miareczkowania dla roztworu a, bez katalizatora.

t [s] V [cm^3] Ln V 1110 5,5 1,7 2310 5,3 1,7 3512 5,2 1,6 4716 5,1 1,6

Tabela nr 2. Wyniki miareczkowania dla roztworu b, dla objętości katalizatora

V(KMnO₄) = 2 cm³.

t [s]	V [cm^3]	ln V
605	5,5	1,7
1230	5,0	1,6
1820	4,7	1,5
2420	4,6	1,5
3008	4,5	1,5
3806	4,2	1,4

Tabela nr 3. Wyniki miareczkowania dla roztworu b, dla objętości katalizatora

V(KMnO₄) = 5 cm³.

t [s]	V [cm^3]	ln V
300	7,2	2,0
600	4,3	1,5
900	3,7	1,3
1200	3,1	1,1
1500	2,8	1,0
1800	2,4	0,88
2100	2,0	0,69
2400	1,7	0,53

Tabela nr 4. Wyniki miareczkowania dla roztworu b, dla objętości katalizatora

V(KMnO₄) = 8 cm³.

t [s]	V [cm^3]	ln V
300	5,1	1,6
600	2,4	0,88
900	1,5	0,41
1200	1,0	0,00
1500	0,5	-0,69
1800	0,2	-1,6

W tabelach nr 1 – 4 V jest objętością roztworu KMnO₄ zużytą do zamireczkowania próbek.

IV Opracowanie wyników

Na podstawie wyników zawartych w tabelach nr 1- 4, sporządzono wykresy zależności ln V = f (t) (wykresy nr 1 – 4).

Wykres nr 1. Zależność ln V = f(t) dla roztworu a.

Wykres nr 2. Zależność ln V = f(t) dla roztworu b.

Wykres nr 3. Zależność ln V = f(t) dla roztworu c.

Wykres nr 4. Zależność ln V = f(t) dla roztworu d.

Na wykresach otrzymano prostoliniowa zależność lnV od czasu co potwierdza założenie iż proces katalitycznego rozkładu wody utlenionej jest reakcją I rzędu.

Całkowa postać równanie kinetycznego rzędu I

$$\ln\frac{c_{o}}{c} = \text{kt}$$

Gdzie:

c_o – stężenie początkowe substratów

c - stężenie produktów w chwili t

Przyjęto, że stężenie jest proporcjonalne do objętości $\frac{c_{o}}{c} = \frac{V_{0}}{V_{t}}\text{\ \ }$można zapisać postać całkową równania kinetycznego I rzędu jako $\ln\frac{V_{0}}{V_{t}} = \text{kt}$.

Dlatego korzystając z równań prostej dopasowanej punktów na wykresie nr 3 i nr 4, wyznaczono stałą szybkości k reakcji - współczynnik kierunkowy każdej prostej jest równy –k.

Na podstawie wykresów nr 1 – 4 wyznaczono stałe szybkości reakcji katalitycznego rozkładu H₂O₂. Wyniki zestawiono w tabeli nr 5.

Tabela nr 5. Wartości stałych szybkości dla reakcji rozkładu H₂O₂ dla roztworów a – d.

Roztwór	k [s^-1]
a	2,0∙10^-5
b	7,6∙10^-5
c	6,1∙10^-4
d	2,0∙10^-3

Na podstawie wyników zamieszczonych w tabeli nr. 5 sporządzono wykres zależności szybkości reakcji w zależności od ilości katalizatora.

Wykres nr 5. Zależność stałej szybkości reakcji od objętości katalizatora w układzie reakcyjnym.

V Podsumowanie