Ćwiczenie nr 23	TEMAT: WPŁYW SIŁY JONOWEJ ROZTWORU NA SZYBKOŚĆ REAKCJI
Imię i nazwisko:			Wydział : WTiICH Inżynieria Chem.
Ocena :		Podpis :

Efektem solnym nazywamy zmiany szybkości reakcji jonowych pod wpływem elektrolitu obojętnego (nie biorącego udziału w reakcji) .Wraz ze stężeniem elektrolitów zmieniają się współczynniki aktywności reagujących jonów (pierwotny efekt solny) ,co może pociągać za sobą zmiany stężenia tych jonów /wtórny efekt solny /.

Według Brönsted'a i Bjerruma dwucząsteczkowa reakcja jonowa przebiega poprzez etap powstawania kompleksu aktywnego. Bjerrum przyjął, że kompleks /X/ i reagujące jony /R,Y/ znajdują się w równowadze. O szybkości całego procesu decyduje szybkość rozpadu kompleksu /X/ z utworzeniem produktów reakcji /Z/:

(1)

(2)

Stężenie produktu pośredniego c_x można wyrazić poprzez stężenia reagentów jonowych c_R i c_Y oraz współczynniki aktywności f_R ; f_Y i f_X. W tym celu stosujemy prawo działania mas w odniesieniu do pierwszego etapu reakcji:

(3)

(4)

Otrzymuje się równanie kinetyczne w postaci:

(5)

W przypadku gdy stężenia elektrolitów są małe, współczynniki aktywności można obliczyć korzystająć z prawa Debye'a:

(6)

gdzie: J- siła jonowa roztworu

z_m - ładunek jonu

A - stała zależna od stałej dielektrycznej

rozpuszczalnika i temperatury /dla wody w temp.25⁰C :

A=0,509/dm³/^1/2 mol^-1/2

(7)

Przyjmując, że ładunek kompleksu pośredniego X wynosi:

z_X = z_R + z_Y (8)

otrzymujemy:

(9)

Wynika stąd, że człon równania /5/ zawierający współczynniki aktywności jest zależny od siły jonowej J roztworu . Szybkość reakcji zwiększa się ze wzrostem J jeżeli jony R i Y mają ładunki jednoimienne ; maleje, gdy ładunki R i Y są różnoimienne i nie ulega zmianie w przypadku z_R=0 lub z_Y=0.

Stosując jeden z reagentów jonowych /np. Y/ w dużym nadmiarze można przyjąć, że jego stężenie nie zmienia się w czasie biegu reakcji /c_Y=const./. Wartość w przybliżeniu stałą ma wówczas również siła jonowa roztworu, zależna głównie od stężenia elektrolitu obojętnego i c_Y /c_R<<c_Y/.

W tym przypadku obowiązuje równanie kinetyczne:

(10)

gdzie:

(11)

Po zlogarytmowaniu równania /11/ i wykorzystaniu zależności /9/otrzymuje się:

(12)

Nachylenie prostej w układzie współrzędnych
jest więc zależne od ładunków reagujących jonów oraz stałej A z równania Debye'a. Przebieg prostej można wyznaczyć doświadczalnie w oparciu o scałkowane równanie /10/ na podstawie pomiarów zmian c_R w czasie biegu reakcji w roztworach o różnej sile jonowej. Zgodność oznaczonej wartości stałej A wartością oczekiwaną na podstawie piśmiennictwa może być potwierdzeniem przedstawionej teorii.

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

V_c=100 cm³ c₁=10^-4mol/dm³

V₁= 5 cm³ c₂=0,1

V₂= 10 cm³ c₃=0,01;0,05;0,1;0,2

V₃= 1,5,10,20 cm³

A_obl=0,667 wartość literaturowa A=0,509

[mol/dm^3]	t [s]	E	ln E	J		k	lg k
0	0	0,3	-1,204	0,0025	0,05	0,0010	-6,91
		120	0,25					-1,386
		240	0,22					-1,514
		360	0,19					-1,661
		480	0,17					-1,772
		600	0,15					-1,879
		720	0,135					-2,002
		840	0,125					-2,079
		960	0,115					-2,163
		1080	0,105					-2,254
		1200	0,095					-2,354
	0,01	0	0,225					-1,492	0,0125	0,11	0,0009	-7,01
		120	0,185					-1,687
		240	0,16					-1,833
		360	0,13					-2,040
		480	0,12					-2,120
		600	0,11					-2,207
		720	0,10					-2,303
		840	0,095					-2,354
		960	0,09					-2,408
		1080	0,08					-2,526
		1200	0,07					-2,659
	0,05	0	0,23					-1,470	0,0325	0,18	0,0008	-7,13
		120	0,2					-1,609
		240	0,18					-1,715
		360	0,165					-1,802
		480	0,14					-1,966
		600	0,125					-2,079
		720	0,115					-2,163
		840	0,105					-2,254
		960	0,095					-2,354
		1080	0,091					-2,397
		1200	0,085					-2,465
	0,1	0	0,26					-1,347	0,0575	0,24	0,0007	--7,26
		120	0,23					-1,470
		240	0,20					-1,609
		360	0,18					-1,715
		480	0,165					-1,802
		600	0,15					-1,879
		720	0,135					-2,002
		840	0,125					-2,079
		960	0,115					-2,163
		1080	0,11					-2,207
		1200	0,10					-2,303

0,2	0	0,27	-1,309	0,1075	0,33	0,0006	-7,42
		120	0,25					-1,386
		240	0,23					-1,470
		360	0,215					-1,537
		480	0,20					-1,609
		600	0,185					-1,687
		720	0,175					-1,743
		840	0,165					-1,802
		960	0,145					-1,931
		1080	0,135					-2,002
		1200	0,12					-2,120

WYKRES ZALEŻNOŚCI ln k =

---