21.11.2008
Michał Szczepaniak I TM Bb
Kamil Kuklewski
Temat: Szybkość reakcji chemicznych
Część teoretyczna:
Szybkość reakcji chemicznej jest to przyrost stężenia produktów reakcji, lub równy mu ubytek stężenia substratów reakcji w nieskończenie małym odstępie czasu.
Szybkość reakcji określa liczba cząsteczek (moli) substancji, które przereagowały w jednostce czasu, lub liczba cząsteczek (moli) powstałego w jednostce czasu produktu.
Szybkość rzeczywistą opisuje równanie:
,
gdzie:
k – stała szybkość reakcji,
Ca – stężenie substratu w chwili t
Najważniejszymi czynnikami decydującymi o szybkości reakcji są:
Temperatura,
Wpływ promieniowania,
Ciśnienie gazów (jeżeli reakcja przebiega w fazie gazowej),
Obecność katalizatorów,
Rodzaj i stężenie reagujących substancji.
Część doświadczalna:
Przyrządy i odczynniki: statyw z probówkami, mikrołopatka, łaźnia wodna, zlewki o poj. 25 cm3,
Roztwory: 0,1 M manganianu (VII) potasu KMnO4, 0,1 M kwas siarkowy (VI) H2SO4, 5% siarczan (VI) żelaza (II) FeSO4, 0,5 M tiosiarczan (VI) sodu Na2S2O3, 0,1 M kwas octowy CH3COOH, 0,1 M kwas szczawiowy H2C2O4,
Substancje stałe: siarczan (VI) magnezu (II) MnSO4, siarczan (VI) sodu Na2SO3.
Doświadczenie I:
Do trzech probówek wlewamy jednakowe ilości KMnO4. Następnie dodajemy po 10 kropli:
Do probówki pierwszej H2SO4,
Do probówki drugiej CH3COOH,
Trzecią probówkę pozostawiamy bez dodatków jako wzorzec.
Wyniki i wnioski:
W obu probówkach nastąpiło odbarwienie KMnO4. Zastosowane kwasy maja wpływ odbarwiający na KMnO4. KMnO4 najszybciej odbarwił się w pierwszej probówce. Szybkość reakcji zależy od stężenia jonów H+. H2SO4 jako kwas mocny ma ich więcej niż słaby kwas CH3COOH, dlatego odbarwienie nastąpiło szybciej.
Doświadczenie II:
Do czterech zlewek wlewamy po 5 cm3 KMnO4. Następnie dodajemy po 5 kropli H2SO4. Do pierwszej zlewki dodajemy co 2 sekundy po kropli FeSO4 do całkowitego odbarwienia. W drugiej zlewce czynność powtarzamy dodatkowo mieszając bagietką. Powtarzamy doświadczenie wydłużając czas wkraplania do 4 sekund. We wszystkich przypadkach notujemy czas odbarwienia.
Wyniki i wnioski:
W pierwszej zlewce odbarwienie nastąpiło po 44 sekundach. W drugiej zlewce odbarwienie nastąpiło po 10 sekundach. W trzeciej zlewce odbarwienie nastąpiło po 70 sekundach. W czwartej zlewce odbarwienie nastąpiło po 20 sekundach. Szybkość reakcji chemicznej zależy od mieszania mechanicznego i częstotliwości dodawania FeSO4.
Doświadczenie III:
Do dwóch probówek wlewamy po 2 cm3 KMnO4 i po 2 cm3 H2C2O3. Otrzymane roztwory zakwaszamy 2÷3 kroplami H2SO4. Do probówki drugiej dodajemy kryształ MnSO4. Włączamy stoper i obserwujemy zmianę barwy roztworu.
Wyniki i wnioski:
W obu probówkach roztwór odbarwił się. Szybciej (po 29 sekundach) nastąpiło to w probówce drugiej. W probówce pierwszej odbarwienie nastąpiło po 60 sekundach. MnSO4 pełni w tym przypadku rolę katalizatora, czyli przyspiesza reakcje chemiczną.
2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 H2C2O4 MnSO4 K2SO4 + 2 MnSO4 + 10 CO2 + 8 H2O
Doświadczenie IV:
Do trzech probówek wlewamy po 1/5 objętości KMnO4 zakwaszonego 5 kroplami H2SO4, oraz po 2 cm3 H2C2O4. Jedna z probówek ogrzewamy w łaźni wodnej w temperaturze 353K do całkowitego odbarwienia, notując czas po jakim to nastąpiło. Drugą probówkę ogrzewamy w temp 363K, również notując czas reakcji. Trzecią probówkę pozostawimy jako wzorzec.
Wyniki i wnioski:
W pierwszej probówce reakcja przebiegła szybciej (25 sekund) niż w drugiej (55 sekund). Wraz ze wzrostem temperatury o 10K dwukrotnie wzrosła szybkość reakcji chemicznej.
Doświadczenie V:
Do trzech probówek wlewamy Na2S2O3 i wodę destylowaną w następujących ilościach:
Probówka nr 1: 3 cm3 Na2S2O3 i 6 cm3 H2O,
Probówka nr 2: 6 cm3 Na2S2O3 i 6 cm3 H2O,
Probówka nr 3: 9 cm3 Na2S2O3.
Do otrzymanych roztworów dodajemy po 1 cm3 H2SO4 i włączamy stoper, notując czas do momentu pojawienia się pierwszego białego zmętnienia.
Wyniki i wnioski:
Zmętnienie najszybciej pojawiło się w probówce nr 3, ponieważ występowało tam największe stężenie. Stężenie substratu wpływa na szybkość reakcji. Im większe stężenie tym szybciej reakcja zachodzi.