Krzemińska Karolina TCh II/2

Kinetyka reakcji jodowania aniliny

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wyznaczenie stałej szybkości reakcji aniliny z jodem, która przebiega według poniższego równania:

W tym celu sporządzono wyjściowy roztwór reakcyjny, którego skład przedstawia poniższa tabela:

Lp.	składnik	V [cm^3]	c [mol/dm^3]
1	C6H5NH2	10
2	Na2HPO4	25	0,4
3	KH2PO4	25	0,4
4	H2O	25

Dodanie do roztworu wyjściowego buforu fosforanowego miało na celu stabilizację pH w przedziale 6-8.

Następnie do sporządzonego roztworu dodano 10 cm³ roztworu I₂ w KI (c_I2=0,04 mol/dm³; c_KI=1,2 mol/dm³ ), oraz uzupełniono wodą do objętości 100 cm³.

Przebieg reakcji jodowania obserwowano na podstawie oznaczania stężenia jodu w roztworze w czasie jej przebiegu. Stężenie to oznaczane było poprzez miareczkowanie potencjometryczne roztworem Na₂S₂O₃ próbek (V=10 cm³) pobieranych z mieszaniny reakcyjnej po 5, 10, 20, 40, 60 i 80 minutach od zapoczątkowania reakcji. Pobierane objętości roztworu reakcyjnego przenoszone były do zlewek, w których znajdowało się po 20 cm³ roztworu H₂SO₄ (c=0,5 mol/dm³) w celu zatrzymania dalszego przebiegu reakcji. Otrzymane wyniki ilustruje tabela:

Lp.	t [min]	V Na2S2O3 [cm3]
1	5	6,757
2	10	6,324
3	20	5,701
4	40	4,558
5	60	4,093
6	80	3,696

Miareczkowanie próbki nr 4 wykonane zostało ręcznie, a objętość dodanego titranta odczytana została na podstawie wykresu krzywej miareczkowania, z wykorzystaniem metody pierwszej pochodnej.

Z uwagi na fakt, iż reakcja jodowania aniliny jest reakcją drugorzędową wyznaczenie stałej szybkości reakcji polegało na wyznaczeniu współczynników równania kinetycznego

metodą najmniejszych kwadratów.

Obliczone wartości stężenia jodu w poszczególnych próbkach ilustruje tabela:

V Na2S2O3	n Na2S2O3	n I2	c I2	1/cI2
0.006757	0.00006757	0.000033785	0.003379	295.9893
0.006324	0.00006324	0.00003162	0.003162	316.2555
0.005701	0.00005701	0.000028505	0.002851	350.8156
0.004558	0.00004558	0.00002279	0.002279	438.7889
0.004093	0.00004093	0.000020465	0.002047	488.6391
0.003696	0.00003696	0.00001848	0.001848	541.1255

Wyznaczenie ilości moli Na₂S₂O₃ oraz stężenie I₂ opierało się na obliczeniach wykorzystujących stechiometrię zachodzącej reakcji.

Metoda najmniejszych kwadratów:

Lp.	t [min]	1/c [dm^3/mol]	xy	x^2	y^2	y obl	(y-yobl)^2
1	5	295.9893444	1479.947	25	87609.69	302.8413	46.94901
2	10	316.2555345	3162.555	100	100017.6	319.4512	10.21218
3	20	350.8156464	7016.313	400	123071.6	352.671	3.442312
4	40	438.7889425	17551.56	1600	192535.7	419.1106	387.2367
5	60	488.63914	29318.35	3600	238768.2	485.5502	9.54136
6	80	541.1255411	43290.04	6400	292816.9	551.9898	118.0332
Σ	215	2431.614149	101818.8	12125	1034820		575.4147

Uzyskane wyniki:

k= 3.321980935
k= 0.463702

1/c₀= 286.2313746

S_r²= 143.8536866

S_r= 11.99390206

t_{(5; 0,05)}= 2.570577635

r= 0.994154368

r²= 0.988342908

Na podstawie obliczonych wielkości, po uwzględnieniu zasad propagacji błędu otrzymałam równanie w postaci:

1/c=(3,322±0,464)t+(286,2±20,8)

Wartość literaturowa badanej reakcji uzyskana z Journal of Chemical Education - L. K. Brice, 39, 623 (1962). , wynosi k_lit. = 2,89
dla temperatury 30⁰C.

Z uwagi na odmienność warunków w których wyznaczone zostały obie stałe kinetyczne porównywanie tychże parametrów nie znajduje większego uzasadnienia i zostanie tutaj pominięte.

Czynnikami mogącymi mieć wpływ na błąd wyznaczenia wartości poszukiwanego parametru mogą być błędy eksperymentatora polegające na niedokładnych odmierzeniu objętości poszczególnych reagentów, oraz próbek użytych w miareczkowaniu jak również nieprecyzyjne wyznaczenie punktu równoważnikowego podczas ręcznego miareczkowania próbki nr 4

---