Fizyczna 15 moje

Bartłomiej Wasiniak 13,05,2004

ĆWICZENIE NR 15

Kinetyka reakcji I rzędu. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy metodą polarymetryczną - opracowanie wyników

Opis wykonania ćwiczenia:

po uruchomieniu oprzyrządowania przygotowuję roztwór I (15 g sacharozy rozpuszczam w 50 cm³ wody destylowanej o odpowiedniej temp.);
przygotowuję roztwór II (odmierzam 20 cm³ roztworu I do kolbki miarowej 50 cm³ i dopełniam wodą do kreski) ;
po dokładnym wymieszaniu, napełniam tym roztworem rurkę polarymetryczną i w polarymetrze oznaczam skręcalność początkową α₀ ;
przygotowuję roztwór III (odmierzam pipetą 20 cm³ roztworu I do kolbki miarowej 50 cm³ i dopełniam do kreski roztworem kwasu siarkowego o stężeniu 2 mol/dm³);
po dokładnym wymieszaniu roztworu, napełniam nim rurkę polarymetryczną i po upływie 12 minut mierzę kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji po czasie t (α_t);
dalsze odczyty kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji (α_t) wykonuję co 5 minut do upływu 107 minut od rozpoczęcia pomiarów.

Obliczenia:

0x01 graphic
, gdzie:

t - czas od chwili rozpoczęcia reakcji inwersji sacharozy [sek.];

α₀ - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór sacharozy w chwili t₀;

α_t - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór sacharozy po czasie t;

α_∞ - kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez roztwór sacharozy po czasie nieskończenie długim.

T = 20,3 ⁰C = 293,45 K

Stężenie katalizatora: 2,00 mol/dm³;

Stężenie początkowe roztworu sacharozy: 600,00 g/dm³;

Skręcalność początkowa α₀ = 17,98 ⁰;

Skręcalność końcowa α_∞ = -6,08623 ⁰.

Wyniki pomiarów przedstawiam w tabeli, dokonuję koniecznych przeliczeń.

alfa(0)-alfa(inf.)/alfa(t)-alfa(inf.)	ln[alfa(0)-alfa(inf.)/alfa(t)-alfa(inf.)]	k
1,0000	0,0000	--------------
1,1206	0,1139	1,5814E-04
1,1852	0,1699	1,6655E-04
1,2466	0,2204	1,6696E-04
1,3118	0,2714	1,6752E-04
1,3802	0,3223	1,6784E-04
1,4554	0,3753	1,6903E-04
1,5303	0,4255	1,6884E-04
1,5995	0,4697	1,6655E-04
1,6976	0,5292	1,6963E-04
1,7845	0,5791	1,6934E-04
1,8778	0,6301	1,6938E-04
1,9749	0,6805	1,6928E-04
2,0825	0,7336	1,6981E-04
2,1906	0,7842	1,6973E-04
2,3016	0,8336	1,6943E-04
2,4245	0,8856	1,6966E-04
2,5531	0,9373	1,6980E-04
2,6901	0,9896	1,7003E-04
2,8359	1,0424	1,7032E-04
2,9836	1,0931	1,7027E-04
3,1434	1,1453	1,7043E-04
	k (średnie)	1,6850E-04

Sporządzam wykres przedstawiający dane eksperymentalne w postaci zależności:

f(t) = ln(α_t-α_∞). Z ekstrapolacji uzyskanej zależności liniowej, do wartości t=0, odczytuję wartość ln (α_t-α_∞). Wynosi ona:

ln(α₀-α_∞) = 3,1863

,a następnie obliczam α_0:

α₀ = 18,1125 ⁰

Stała szybkości reakcji, obliczona na podstawie współczynnika kierunkowego prostej

f(t) = ln(α_t-α_∞) wynosi:

k = 1,7094E-04 [s^-1]

Stała szybkości reakcji obliczona na podstawie wyników doświadczalnych wynosi:

k = 1,6850E-04 [s^-1]

Wyniki zestawiam w tabeli:

skręcalność początkowa

(doświadczalna)

α₀ [⁰]

z ekstrapolacji

stała K

ln(α₀-α_∞).

17,98

18,1125

1,7094E-04

3,1863

Wnioski:

Pracownia Chemii Fizycznej

Bartłomiej Wasiniak

Ćwiczenie 15