INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
		CHEMIA FIZYCZNA LABORATORIUM
II ROK INŻYNIERII ŚRODOWISKA STUDIA DZIENNE GRUPA 27 B		20.11.2012 TYDZIEŃ 2
KINETYKA CHEMICZNA. WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI I RZĘDU REAKCJI. TEMAT V AUTORZY OPRACOWANIA: JAKUB WOŹNIAK EWA KOŁOSZYC PIOTR WAŚKOWICZ

1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Szybkość reakcji chemicznej wyraża szybkość przybywania lub ubywania składnika w wyniku przebiegu reakcji chemicznej.

Szybkość reakcji można wyrazić jako iloczyn:

V= k*[A]^α [B]^β...

Na szybkość reakcji ma wpływ: temperatura i stężenie. Im większa temeratura i stężenie reagentów tym szybciej przebiega reakcja.

Równanie kinetyczne to równnanie różniczkowe opisujące zmiany stężeń molowych reagentów w czasie reakcji chemicznej.

-d[A]/dt = k[A]ⁿ[B]^m[C]^p[D]^q...

gdzie:

k - stała szybkości reakcji

[A], [B], [C], [D]... - stężenia molowe

n,m,p,q - wykładniki potęgowe

Rząd reakcji (rzędowość reakcji) - suma wykładników potęg, występujących przy stężeniach reagentów w równaniach kinetycznych danej reakcji chemicznej.

Istnieją różne rodzaje rzędów reakcji:

a) Rzędem zewnętrznym reakcji nazywa się sumę wszystkich wykładników, występujących w ostatecznym, sumarycznym równaniu kinetycznym danej reakcji.

b) Rzędem względnym (względem danego substratu) - nazywa się wartość pojedynczego wykładnika, występującego przy stężeniu danego substratu.

2. CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

Po zmieszaniu roztworów Fe²⁺/ClO^- (uprzednio je rozcienczajac 0,1n HCl) z roztworem rodanku amonu dostrzegamy, ze mieszanka zgestniala oraz lekko sie odbarwila na czerwono. Z czasem barwa ta staje sie coraz bardziej intensywna.

T[s]	0	600	1200	1800	2400
E	0,055	0,073	0,082	0,087	0,109
X*10^5	90,8	120,5	135,3	143,6	179,9
C*10^4	10,92	7,95	6,47	5,46	2,01
(1/c)*10^-4	0,0916	0,1258	0,1546	0,1832	0,4975
X'	0,4540	0,6025	0,6765	0,7180	0,8995

Obliczamy X: X = E* 16,5*10^-3

X = 0,055*16,5*10^-3 = 0,000908

X = 0,073*16,5*10^-3 = 0,001205

X = 0,082*16,5*10^-3 = 0,001353

X = 0,087*16,5*10^-3 = 0,001436

X = 0,109*16,5*10^-3 = 0,001799

Obliczamy c: c = c₀ - X

C = 0,002 - 0,000908 = 0,001092

C = 0,002 - 0,001205 = 0,000795

C = 0,002 - 0,001353 = 0,000647

C = 0,002 - 0,001436 = 0,000546

C = 0,002 - 0,001799 = 0,000201

Obliczamy 1/c:

1/C = 1/0,001092 = 916

1/C = 1/0,000795 = 1258

1/C = 1/0,000647 = 1546

1/C = 1/0,000546 = 1832

1/C = 1/0,000201 = 4975

Ocliczamy X': X' = X/C₀

X' = 0,000908/0,002 = 0,4540

X' = 0,001205/0,002 = 0,6025

X' = 0,001353/0,002 = 0,6765

X' = 0,001436/0,002 = 0,7180

X' = 0,001799/0,002 = 0,8995

T[s]	0	600	1200	1800	2400
E	0,035	0,070	0,089	0,102	0,124
X*10^5	57,8	116,5	146,9	168,3	204,6
C*10^4	34,22	28,35	25,31	23,17	19,54
1/c	292	353	395	432	513
X'*10^2	14,5	29,1	36,7	42,1	51,2

Obliczamy X:

X = 0,035*16,5*10^-3 = 0,000578

X = 0,070*16,5*10^-3 = 0,001165

X = 0,089*16,5*10^-3 = 0,001469

X = 0,102*16,5*10^-3 = 0,001683

X = 0,124*16,5*10^-3 = 0,002046

Obliczamy C:

C = 0,004 - 0,000578 = 0,003422

C = 0,004 - 0,001165 = 0,002835

C = 0,004 - 0,001469 = 0,002531

C = 0,004 - 0,001683 = 0,002317

C = 0,004 - 0,002046 = 0,001954

Obliczamy 1/C:

1/C = 1/0,003422 = 292

1/C = 1/0,002835 = 353

1/C = 1/0,002531 = 395

1/C = 1/0,002317 = 432

1/C = 1/0,001954 = 513

Obliczamy X':

X' =0,000578/0,004 = 0,145

X' =0,001165/0,004 = 0,291

X' =0,001469/0,004 = 0,367

X' =0,001683/0,004 = 0,421

X' =0,002046/0,004 = 0,512

Z wykresu wyciagamy wartosci T₁ i T₂ dla dowolnego postepu X' i obliczamy rzad reakcji:

N = 1 + lg (T₁/T₂)/lg(a₂/a₁)

T₁ = 5, T₂ =13 a₁ = 0,004 a₂ = 0,002

N = 1+ lg(5/13)/lg(0,002/0,004) = 1+1,37851 = 2,37851

3. PODSUMOWANIE I WNIOSKI

Z wykresow wynika, ze postep reakcji nie jest wartoscia liniowa i wystepuja w niej bledy. Wykres 1/c jest obarczony bledem juz na samym poczatku, poniewaz mamy w pierwszy odczycie wartosc okreslona zamiast 0. Pomiar zostal blednie dokonany najpewniej przez zabrudzenie szkla przy odczytach, stad wartosci sa zawyzone i rzad reakcji rowniez wyszedl wyzszy. Blad wystapil spowodu braku doswiadczenia grupy i braku ostroznosci przy dokonywaniu pomiarow.

4. LITERATURA

Eksperymentalna chemia fizyczna, Kool, Gatner, Kisza, Sobczyk, PWN, Warszawa

---