Wpływ siły jonowej moja


Wydział Metali Nieżelaznych

Kierunek: Metalurgia

Rok: IV

Temat: Wpływ siły jonowej roztworu na stałą szybkości reakcji.

Wykonali:

Głogowski Adam

Marczewski Maciej

1.Wstęp

Rozpatrzmy reakcję zachodzącą w roztworze pomiędzy jonami A i B w wyniku której powstaje produkt D:

0x01 graphic
k - stała szybkości reakcji (1)

Gdy reakcja (1) przebiega z utworzeniem produktu pośredniego C (tzw. reakcja następcza), który jednocześnie w sposób odwracalny może dysocjować w kierunku utworzenia substratów A i B a także częściowo rozkładać się na produkt D, jej równanie można zapisać jako:

0x01 graphic
(2)

gdzie 0x01 graphic
jest stałą równowagi pierwszego etapu reakcji następczej (2).

Można zauważyć, że mechanizm reakcji (2) jest złożony z etapów elementarnych:

0x01 graphic
(3a)

0x01 graphic
(3b)

0x01 graphic
(3c)

gdzie: k1 - stała szybkości reakcji (2a)

k-1 - stała szybkości reakcji (2b)

k2 - stała szybkości reakcji (2c)

Jeżeli założyć, że szybkość reakcji rozkładu produktu pośredniego C na produkt końcowy D jest znacznie mniejsza od szybkości rozkładu na A i B (k2 < k1 oraz k-1) to etapem określającym szybkość reakcji (1) jest etap (2c). Równanie szybkości reakcji przybiera więc postać:

0x01 graphic
(4)

Stała równowagi pierwszego etapu reakcji wyrażona przez aktywności ai składników (i) reakcji ma postać:

0x01 graphic
(5)

Ponieważ:

0x01 graphic
(6)

gdzie: γi - współczynnik aktywności

[i] - stężenie molowe reagenta

stałą równowagi możemy zapisać jako:

0x01 graphic
(7)

Wyliczona z równania (7) wartość [C] jest równa:

0x01 graphic
(8)

Wstawiając (8) do równania szybkości (4) otrzymujemy:

0x01 graphic
0x01 graphic
(9)

Wartości współczynników aktywności γi w równaniu (9) można oszacować na podstawie granicznego równania Debye - Hückel'a:

0x01 graphic
(10)

gdzie: A - współczynnik w równaniu Debye - Hückel'a

zi - ładunek i-tego jonu

I - siła jonowa roztworu, która wyrażona jest wzorem:

0x01 graphic
(11)

2.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie doświadczalne zależności stałej szybkości reakcji fioletu krystalicznego z jonami wodorotlenowymi od siły jonowej roztworu, a także określenie jakiego rodzaju ładunek posiada reagujący izomer fioletu krystalicznego.

3. Przebieg ćwiczenia

Do pomiarów użyliśmy spektrofotometru, na którym odczytaliśmy długość fali, przy której występuje maksimum absorpcji (0x01 graphic
) fioletu krystalicznego. Wszystkie pomiary wykonaliśmy przy tej długości fali.

Długość fali: 590 [nm]

Roztwory bazowe: 1M KNO3

0,1 M NaOH

0.03 [g/dm3] (CH3)6N3C19H12)-fiolet krystaliczny

W pierwszej części ćwiczenia wyznaczymy krzywą kalibracyjną, mierząc absorbancję roztworów wzorcowych i kreśląc zależność Abs= f(stężenie molowe fioletu).Roztwory bazowe otrzymane przez rozcieńczenie w wodzie destylowanej kolejno 2,4,6,8,10 ml fioletu krystalicznego w kolbie na 100 ml.

W drugiej oznaczyliśmy zmiany absorbancji w czasie reakcji fioletu z zasada sodową, stosując różne siły jonowe(wprowadzając różne zawartości soli obojętnej do elektrolitu).Roztwory reagentów przygotowaliśmy zgodnie z tabelą nr1. Pomiaru absorbancji dokonywaliśmy przez okres 15 min, co 3 min, dla każdego roztworu.

4.Przykład obliczeń:

Przykładowe obliczenia stężeń i [g/l] konieczne do wykreślenia krzywej kalibracyjnej rys. 1

Dane: Fiolet krystaliczny- (CH3)6N3C19H12

0x01 graphic
= 0,03 g/dm3

V = 2ml => 0,002 dm3

0,03 - 1 dm3

i - 0,002 dm3

i (w 0,1 dm3roztw) = 0,00006 [g/l] , żeby otrzymać stężenie molowe fioletu w 1 dm3 obliczamy

0,00006 - 0,1 dm3

x - 1 dm3

x = 0,0006 [g/l]

I. Krzywa kalibracji.

Tabela 1.Wartości absorbancji dla roztworów wzorcowych.

Roztwory-[ml]fioletu/100ml wody destylowanej

Oznaczenie

Absorbancja

i [mol/l]

2

A1

0,081

0,0006

4

A2

0,167

0,0012

6

A3

0,239

0,0018

8

A4

0,305

0,0024

10

A5

0,363

0,0030

Rys 1. Krzywa kalibracyjna.

0x01 graphic

II. Kinetyka reakcji.

Przed pomiarem wykalibrowaliśmy spektrofotometr wstawiając blank z wodą.

Przy temperaturze 250C wykonaliśmy pomiary co 180 sekund przez 15 minut dla każdego roztworu:

Pomiar 1

8 ml NaOH + 5 ml KNO3 + 37 ml H2O

10 ml fioletu + 40 ml H2O (dest.)

Ozn.

t [s]

Abs

ln Abs

i [g/dm3]

ln i

A0

0

0,279

-1,2765

0,0032

-5,7388

A1

180

0,226

-1,4872

0,0026

-5,9494

A2

360

0,186

-1,6820

0,0021

-6,1442

A3

540

0,157

-1,8515

0,0018

-6,3137

A4

720

0,131

-2,0326

0,0015

-6,4948

A5

900

0,109

-2,2164

0,0013

-6,6786

0x01 graphic

Pomiar2

8 ml NaOH+10 ml KNO3 + 32 ml H2O

10 ml fioletu + 40 ml H2O (dest.)

Ozn.

t [s]

Abs

ln Abs

i [g/dm3]

ln i

A0

0

0,312

-1,1648

0,0036

-5,6270

A1

180

0,265

-1,3280

0,0031

-5,7902

A2

360

0,226

-1,5325

0,0025

-5,9947

A3

540

0,188

-1,6713

0,0022

-6,1335

A4

720

0,163

-1,8140

0,0019

-6,2762

A5

900

0,142

-1,9519

0,0016

-6,4142

0x01 graphic

Pomiar 3

8 ml NaOH + 15 ml KNO3 + 27 ml H2O

10 ml fioletu + 40 ml H2O (dest.)

Ozn.

t [s]

Abs

ln Abs

i [g/dm3]

ln i

A0

0

0,319

-1,1426

0,0037

-5,6048

A1

180

0,272

-1,3020

0,0031

-5,7642

A2

360

0,233

-1,4567

0,0027

-5,9189

A3

540

0,199

-1,6145

0,0023

-6,0767

A4

720

0,171

-1,7661

0,0020

-6,2283

A5

900

0,149

-1,9038

0,0017

-6,3660

0x01 graphic

Stałe szybkości reakcji (kobs) dla poszczególnych pomiarów odczytane z wykresów

ln Abs=f(t)- współczynniki kierunkowe prostych:

kobs = 0,0010

kobs = 0,0009

kobs = 0,0008

Siłę jonową obliczamy ze wzoru:

0x01 graphic

Przykładowe obliczenia stężeń Na+

1000 ml - 0,1 M

8 ml - x

x = 0,0008

W związku z tym, że roztwór jest na 100 ml Na+ będzie wynosiło 0,008 M

[Na+] = 0,008 M Na++ 0,008 M OH-

Przykładowe obliczenia stężeń K+

1000ml - 1 M KNO3

10ml - x

x =0,010

W 100ml roztworu K+ będzie wynosiło 0,1 M

0x01 graphic

k

Log k

I

pierw I

pomiar1

0,0010

-3,0000

0,0008

0,0283

pomiar2

0,0009

-3,0458

0,0016

0,0400

pomiar3

0,0008

-3,0969

0,0024

0,0490

Wykres zależności stałej szybkości reakcji od pierwiastka stężenia.

0x08 graphic

0x01 graphic

W związku z tym, że współczynnik kierunkowy prostej 0x01 graphic
jest ujemny to iloczyn zA *zB także jest ujemny. Wiedząc, że zB wynosi -1 (jony OH-) to zA musi być dodatni i równa się +1.

0x01 graphic

0x01 graphic
tu

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic
- stała Debye-Huckle'a

5. Wnioski:

Z krzywej kalibracyjnej możemy stwierdzić, że absorbancja spada wraz ze zmniejszaniem się stężenia molowego fioletu krystalicznego (CH3)6N3C19H12, ponieważ zachodzi reakcja miedzy solą a fioletem krystalicznym(sól się odbarwia)

Uzyskaną krzywą kalibracyjną wykorzystaliśmy do wyznaczenia wartości stężeń fioletu krystalicznego dla kolejnych etapów reakcji (opisane w tabelach jako „i”). Zauważyliśmy, że wzrost soli KNO3 ( w naszym przypadku- kolejno 5,10, 15 ml) spowodował wzrost absorbancji. Na podstawie wykresów ln Abs=f(t) wyznaczyliśmy stałą szybkości reakcji dla poszczególnych pomiarów. Wartość stałej szybkości reakcji była najmniejsza dla roztworu o najmniejszej absorbancji.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wpływ siły jonowej-laborka, Chemia,,,, Fizykochemiczne metody analiz
wpływ siły jonowejna stałą szybkościreakcji
Wpływ siły jonowej Paweł Ku¶
SZYBKOŚĆ REAKCJI JONOWYCH W ZALEŻNOŚCIOD SIŁY JONOWEJ s jonowe
sprawozdanie siły jonowe
Wpływ siły aerodynamicznej na własciwości trakcyjne samochodu
sprawozdanie siły jonowe
oblicznia do wpływu siły jonowej[1]
sprawozdanie siły jonowe
116. Wpływ elem siły obr. na skuteczność obronną państwa, STUDIA EDB, Obrona narodowa i terytorialna
Wykład 1, WPŁYW ŻYWIENIA NA ZDROWIE W RÓŻNYCH ETAPACH ŻYCIA CZŁOWIEKA
WPŁYW STRESU NA NADCIŚNIENIE TETNICZE
Sily przyklady
Wpływ AUN na przewód pokarmowy
moja kariera www prezentacje org
WPŁYW NIKOTYNY NA SKÓRĘ
9 1 2 policja siły środki
Wpływ choroby na funkcjonowanie rodziny

więcej podobnych podstron