1. Wstęp teoretyczny

Rozkład wody utlenionej w roztworze przyspiesza bardzo wiele jonów, między innymi Cr2O72- oraz Fe3+. Substancje przyspieszające rozkład, katalizatory, tworzą z cząsteczką wody utlenionej produkt przejściowy, który następnie ulega rozkładowi z wydzieleniem pierwotnej postaci katalizatora oraz produktów rozkładu.

Mechanizm tego procesu można przedstawić uproszczonym równaniem:

(1)

(2)

gdzie: A - cząsteczka substratu,

K - cząsteczka katalizatora,

M* - cząsteczka substancji przejściowej,

Kc - stała równowagi reakcji (1),

kr - stała szybkości reakcji (2).

Substancja przejściowa M* powstaje w stosunkowo szybkim procesie odwracalnym, a nietrwałe to połączenie rozpada się na produkty reakcji oraz cząsteczkę katalizatora stosunkowo powoli. Ponieważ szybkość reakcji jest określana przez szybkość rozpadu substancji przejściowej można zapisać:

(3)

Z warunków równowagi natomiast możemy wyliczyć stężenie produktów przejściowych:

(4)

stąd

(5)

i ostatecznie

(6)

Wynika z tego, że szybkość reakcji rozkładu jest wprost proporcjonalna do stężenia katalizatora K, a rząd reakcji zależy od wielkości Kc/A/n.

Jeżeli Kc/A/>>1, to równowaga przesunięta jest na stronę tworzenia produktu przejściowego i wówczas rząd reakcji względem stężenia substratów wynosi 0.

(7)

oraz gdy Kc/A/n<<1, wówczas rząd reakcji względem stężenia substratów wynosi n.

(8)

Formalny rząd reakcji może zmieniać się od wartości 0 do wartości n i przyjmować wartości ułamkowe. Fakt ten jest w katalizie jednorodnej zjawiskiem powszechnym. Doświadczalnie stwierdzono, że dla reakcji rozkładu wody utlenionej katalizowanej przez jony dwuchromianowe, rząd reakcji zmienia się z temperaturą i przy wzroście temperatury od 0 do 56C wzrasta od wartości 0 - 2.

2. Wykonanie ćwiczenia

Pomiar szybkości rozkładu H2O2 przy udziale katalizatora K2Cr2O7 dokonywaliśmy w specjalnie przygotowanej aparaturze pomiarowej. Po dodaniu katalizatora do nadtlenku wodoru i szybkim zamknięciu korka odczytywaliśmy poziom wydzielanego tlenu w okresach na początku 2 , na końcu 5 minutowych. Otrzymane wyniki zanotowaliśmy w tabeli pomiarowej.

3. Obliczenia przykładowe i tabele pomiarowe.

Tabela pomiarowa 1

Lp	Czas [s]	Objetość wydzielonego tlenu V [ml]	Objętość wydzielonego tlenu w warunkach normalnych V^0 [ml]	Ilość moli wydzielonego tlenu nO2	Ilość moli H2O2 w roztworze reakcyjnym nH2O2	Stężenie H2O2 w roztworze reakcyjnym C H2O2
1	0	0
2	60	1
3	120	2
4	180	6
5	240	12
6	300	15
7	360	18
8	420	23
9	480	26
10	540	32
11	600	37
12	660	42
13	780	50
14	900	58
15	1020	66
16	1200	79
17	1380	89
18	1560	98
19	1740	108
20	1920	116
21	2100	124
22	2400	135
23	2700	143
24	3000	150
25	3300	157
26	3600	162

Tabela pomiarowa 2

L.k.	Stężenie C H2O2	Szybkość dC/dt reakcji	log C	log (dC/dt)

---