3

numer studenta

DOROTA BARTCZAK

^{imię i nazwisko}

nr indeksu 116201

Wydział BIOTECHNOLOGII I NAUK O ŻYWIENIU

Semestr TRZECI

Rok akademicki 2003/2004

Laboratorium chemii fizycznej

Ćwiczenie nr 24

Kinetyka rozkładu jonowego kompleksu trójszczawianomanganowego Mn(C₂O₄)₃^3-

^{Tytuł ćwiczenia}

ocena_____

-1-

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

I SZYBKOŚĆ REAKCJI.

Szybkość reakcji jest zawsze wielkością dodatnią. Miarą szybkości reakcji odniesionej do wybranego reagenta jest zmiana stężenia tego składnika w jednostce czasu

(przedziale t, t + dt).

V =
,

gdzie:

c - stężenie reagenta (substratu lub produktu),

znak „+” stosujemy gdy dc > 0 (zmiana stężenia produktu),

znak „-” stosujemy gdy dc < 0 (zmiana stężenia substratu).

II RZĘDY REAKCJI.

Rzędowość określa suma współczynników potęgowych przy stężeniach substratów, odczytanych z równania kinetycznego reakcji. Wyróżniamy reakcje: 0, I, II i III rzędu. W zależności od rzędu reakcji wyróżniamy inne wyrażenia na stałą szybkości reakcji k (współczynnik proporcjonalności). Dla reakcji rzędu n - tego wyrażenie (ogólne) na stałą szybkości reakcji ma postać:

k_n =
,

gdzie:

n - rząd reakcji,

t - czas,

a - stężenie początkowe,

a - x - stężenie po czasie t.

III POWSTAWANIE I ROZKŁAD JONOWEGO KOMPLEKSU

TRÓJSZCZAWIANOMANGANOWEGO.

Jony Mn2+, kwas szczawiowy i KMnO4 w roztworach wodnych po zmieszaniu reagują w ciągu kilku sekund tworząc kompleks trójszczawianomanganowy. Jest on bardzo nietrwały i rozkłada się dając z brunatnego roztworu bezbarwne produkty. Rozkład ten przebiega według następującej reakcji:

Mn(C₂O₄)₃^3- → Mn²⁺ +
C₂O₄^2- + CO₂

Rozkład tego kompleksu jest reakcją I rzędu, którą można opisać poniższym równaniem kinetycznym:

K =

-2-

Dzięki temu, że reakcji towarzyszy zmiana barwy roztworu (z brunatnego na bezbarwny) kinetykę reakcji można śledzić kalorymetrycznie, ponieważ z prawa Lamberta - Beera wynika, że absorbancja A warstwy roztworu o stałej grubości 1 jest wprost proporcjonalna do stężenia c substancji absorbującej w roztworze:

A (t) = A_o · 1· c(t)

gdzie:

A_o - absorbancja molowa

stąd:

k =

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

I CEL I METODA ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej szybkości k dla reakcji I - go rzędu (rozkładu jonowego kompleksu trójszczawianomanganowego). Pomiaru absorbancji próbki dokonuję przy pomocy fotokolorymetru KF - 5, stosując filtr 400 nm, który jest ustawiony w kalorymetrze na stałe. Pomiaru dokonuję w temperaturze pokojowej. Pierwsze dziesięć próbek pobieram co jedną minutę, kolejne pięć co dwie minuty.

II TABELA Z WYNIKAMI POMIARÓW.

Lp.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
t[min]	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0	12,0	14,0	16,0	18,0	20,0
A(t)	0,170	0,160	0,140	0,130	0,120	0,115	0,110	0,105	0,100	0,090	0,080	0,070	0,060	0,050	0,040

gdzie:

t - czas [min],

A(t) - absorbancja.

III WYKRES.

Wykres zależności ln(A) = f(t) został wykonany za pomoca programu komputerowego pt. „kinetyka chemiczna”, str. 4.

-3-

IV OBLICZENIA.

Stała szybkości badanej reakcji obliczona została przy użyciu programu komputerowego. Wynosi ona:

k = 1,211 · 10^-3 s^-1.

Błąd względny pomiaru B_w wyznaczam z zależności:

B_w =
,

gdzie:

S(k) - błąd standardowy

k - stała szybkości

S(k) = 3,973 · 10^-5

k = 1,221 · 10^-3 s^-1

B_w =
· 100% = 0,033 %

V WNIOSKI.

Błędy pomiarowe mogły być spowodowane zabrudzeniem kuwet, w których dokonywałam pomiarów. Na błędy mogła mieć też wpływ niedokładność wykonywanych pomiarów, czyli przesunięcia odstępów czasu pomiędzy pomiarami, jak również spore opóźnienie przy odczytaniu pierwszej wartości spowodowane wadliwym działaniem fotokolorymetru. Na wartość otrzymanej przeze mnie stałej szybkości reakcji k największy wpływ miała temperatura, w jakiej zachodziła reakcja.Pomiarów dokonywałam w temperaturze pokojowej, wynosiła ona 292,15 K.

-5-

---