Patrycja Krzaczyńska 197834 Biotechnologia wtorek: 8.15-12.00

10

Ćwiczenie nr 25

Kinetyka konwersji błękitu bromofenylowego

1. Cel ćwiczenia

Doświadczenie miało na celu wyznaczenie stałej szybkości przegrupowania monoanionu błękitu bromofenylowego.

2. Wstęp teoretyczny

Reakcja przegrupowania monoanionu błękitu trójfenylowego do trianionu zachodzi w środowisku silnie alkalicznym w roztworze NaOH według schematu:

W miarę zwiększania pH zachodzi zmiana w strukturze cząsteczki barwnika. Ponieważ reakcja zachodzi przy dużym nadmiarze (≈ 10⁵) NaOH można ją opisać równaniem kinetycznym I rzędu. Badana reakcja jest procesem odwracalnym przy czy stała równowagi K = k₁/k₂ =2,5^.10³ Ze względu na tak silne przesunięcie stanu równowagi możemy uznać reakcję za nieodwracalną.

3. Opis wykonywanych czynności

W kolbach starannie sporządziłam roztwory zgodnie z instrukcją prowadzącego. Następnie mierzyłam absorbancję roztworu w kuwecie kolejno: co 2; 1,5; 1 minuty dla roztworów o stężeniach kolejno : 1M; 1,5M; 2M za pomocą spektrometru. Absorbancję mierzyłam dla λ=592nm.

4. Obliczenia

a) 1 M roztwór NaOH

Czas (s)	Absorbancja (A)	lnA
0	1,525	0,422
120	1,092	0,088
240	0,886	-0,121
360	0,725	-0,322
480	0,615	-0,486
600	0,518	-0,658
720	0,447	-0,805
840	0,388	-0,947
960	0,335	-1,094
1080	0,289	-1,241
1200	0,253	-1,374
1320	0,218	-1,523
1440	0,188	-1,671

Wykres zależności lnA_t =f(t) dla 1M NaOH

Za pomocą programu OPRA wyznaczyłam współczynnik kierunkowy prostej metodą najmniejszych kwadratów:

-dla 1M NaOH wynosi -1,3685 ·10^-3 [s^-1]

b) 1,5 M roztwór NaOH

Czas (s)	Absorbancja (A)	lnA
0	1,442	0,366
90	0,980	-0,020
180	0,763	-0,270
270	0,582	-0,541
360	0,501	-0,691
450	0,439	-0,823
540	0,377	-0,976
630	0,323	-1,130
720	0,291	-1,234
810	0,261	-1,343
900	0,233	-1,457
990	0,209	-1,565
1080	0,194	-1,640
1170	0,180	-1,715

Wykres zależności lnA_t =f(t) dla 1,5M NaOH

Odrzucam pierwszy pomiar, gdyż odbiega od reszty i zaniża korelacje. Za pomocą programu OPRA wyznaczyłam współczynnik kierunkowy prostej metodą najmniejszych kwadratów.

-dla 1,5M NaOH wynosi -1,509 ·10^-3 [s^-1]

c) 2 M roztwór NaOH

Czas (min)	Absorbancja (A)	lnA
0	1,292	0,256
60	1,060	0,058
120	0,876	-0,132
180	0,765	-0,268
240	0,610	-0,494
300	0,514	-0,666
360	0,435	-0,832
420	0,368	-1,000
480	0,314	-1,158
540	0,266	-1,324
600	0,228	-1,478
660	0,201	-1,604
720	0,174	-1,749

Wykres zależności lnA_t =f(t) dla 2M NaOH

Za pomocą programu OPRA wyznaczyłam współczynnik kierunkowy prostej metodą najmniejszych kwadratów.

-dla 2M NaOH wynosi -2,798 ·10^-3 [s^-1]

Wartości k_exp odczytane z wykresu (k_exp = -a)

Dla 1M NaOH k_exp= 1,3685 ·10^-3 [s^-1]

Dla 1,5M NaOH k_exp= 1,509 ·10^-3 [s^-1]

Dla 2M NaOH k_exp= 2,798 ·10^-3 [s^-1]

Wykres zależności obliczonych stałych k_exp od stężenia NaOH

Za pomocą programu OPRA wyznaczyłam współczynnik kierunkowy prostej k_exp=f(C_NaOH). Wynosi on:

k_exp=1,4295 * 10^-3

Obliczenie rzeczywistej stałej szybkości reakcji drugiego rzędu.

k^II = k_exp / C_OH^-

- Dla 1-molowego NaOH

- Dla 1,5-molowego NaOH

- Dla 2-molowego NaOH

5. Wnioski

Przeprowadzane przeze mnie ćwiczenie przebiegło pomyślnie, ponieważ udało mi się wyznaczyć stałą szybkości przegrupowania monoanionu błękitu bromofenylowego. Szybkość reakcji zależy od stężenia jonów OH^-. Doświadczenie było przeprowadzone w temperaturze pokojowej. Wraz ze wzrostem stężenia jonów OH- stała szybkości reakcji wzrastała. Błąd może wynikaż z opóźnienia w odczycie wartości wyników, z niedokładnego rozcieńczenia roztworu lub zbyt długiego naświetlania kuwety – podwyższenia temperatury roztworu, która również ma wpływ na stałą szybkości reakcji. Aby zmniejszyć błąd celowo odrzuciłam pomiar 1. dla stężenia 1,5M NaOH ponieważ znacznie różnił się od pozostałych, zaburzając przy tym dokładność wartości k_exp dla tego stężenia, a zatem również dla dokładnego wyznaczenia wartości stałej szybkości dla całego ćwiczenia.