Wydział Biotechnologii nr. 21

i Nauk o Żywności

Ćwiczenie nr 25

Kinetyka konwersji błękitu bromofenylowego

Ćwiczenie wykonano	19.01.2012 r.
Ćwiczenie złożono	26.01.2012 r.

Ćwiczenie wykonał:

Michał Staniek

Gr. V

Biotechnologia

III semestr

1. Część teoretyczna

Stałą szybkości reakcji nazywamy współczynnik proporcjonalności k w równaniu kinetycznym.

Energią aktywacji nazywamy minimum energii, jaką powinny być obdarzone cząsteczki, aby mogły przereagować. Można ją obliczyć na podstawie równania Arrheniusa:

A - współczynnik częstotliwości

Energię aktywacji można również obliczyć znając dwie stałe szybkości danej reakcji w dwóch różnych temperaturach ze wzoru:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej szybkości oraz energii aktywacji przegrupowania monoanionu błękitu trójfenolowego (II) w bezbarwny trójanion (III). Reakcja 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.

1. Opis wykonywanych czynności:

Mierzenie absorbancji kolejno co 2, 3, 4 minuty dla roztworów NaOH o stężeniach kolejno: 2; 1,5; 1 mol/dm³ za pomocą spektrometru.

1. Wyniki:

1. 2-molowy NaOH

t [s]	A	lnA
0	1,042	0,041142
120	0,692	-0,36817
240	0,476	-0,74234
360	0,359	-1,02443
480	0,269	-1,31304
600	0,21	-1,56065
720	0,171	-1,76609

1. 1,5-molowy NaOH

t [min]	A	lnA
0	1,038	0,037296
180	0,695	-0,36384
360	0,472	-0,75078
540	0,336	-1,09064
720	0,252	-1,37833
900	0,194	-1,6399
1080	0,156	-1,8579

1. 1-molowy NaOH

t [min]	A	lnA
0	1,374	0,317726
240	0,994	-0,00602
480	0,739	-0,30246
720	0,558	-0,5834
960	0,428	-0,84863
1200	0,334	-1,09661
1440	0,266	-1,32426
1680	0,216	-1,53248

Temperatura otoczenia podczas prowadzenia pomiarów: 25°C

1. Opracowanie wyników:

1. Wykres f(t)=lnA_t dla 2-molowego NaOH

2. Obliczanie wartości k_exp dla 2-molowego NaOH

lnA_t = lnA₀ − k_exp • t

Gdzie: A₀ – absorbancja w czasie 0

k – stała szybkości

t – czas [s]

Współczynnik kierunkowy prostej jest równoważny z wartością k­­_exp.

k_exp2 = −0, 0023s⁻¹

1. Wykres f(t)=lnA_t dla 1,5-molowego NaOH

2. Obliczanie wartości k_exp dla 1,5-molowego NaOH

Współczynnik kierunkowy prostej jest równoważny z wartością k­­_exp.

k_exp1, 5 = −0, 0017s⁻¹

1. Wykres f(t)=lnA_t dla 1-molowego NaOH

2. Obliczanie wartości k_exp dla 1-molowego NaOH

Współczynnik kierunkowy prostej jest równoważny z wartością k­­_exp.

k_exp1 = −0, 0011s⁻¹

1. Wykres zależności stałej szybkości od stężenia zasady

k_exp2 = −0, 0023s⁻¹

k_exp1, 5 = −0, 0017s⁻¹

k_exp1 = −0, 0011s⁻¹

k_exp=0,0011s^-1

1. Obliczenie rzeczywistej stałej szybkości reakcji drugiego rzędu k’’

- Dla 2-molowego NaOH

${k''}_{2} = \frac{k_{\exp}}{C_{\text{NaOH}}} = \frac{0,0011}{2} = 0,00055\frac{1}{mol \bullet s}$

- Dla 1,5-molowego NaOH

${k''}_{1,5} = \frac{k_{\exp}}{C_{\text{NaOH}}} = \frac{0,0011}{1,5} = 0,00073\frac{1}{mol \bullet s}$

- Dla 1-molowego NaOH

${k''}_{1} = \frac{k_{\exp}}{C_{\text{NaOH}}} = \frac{0,0011}{1} = 0,0011\frac{1}{mol \bullet s}$

1. Wnioski

Na podstawie wykonanego ćwiczenia, w którym dokonałem pomiaru stałej szybkości przegrupowania monoanionu błękitu bromofenylowego można zauważyć, że wraz ze wzrostem stężenia molowego rośnie stała szybkości reakcji drugiego rzędu k^’’.