Imię i Nazwisko:	Wydział:	Grupa:	Numer ewidencyjny:
Temat ćwiczenia:	Data wykonania:	Data zaliczenia:

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z metodami pomiaru szybkości reakcji I rzędu. Wyznaczenie stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy katalizowanej kwasem w dwóch różnych temperaturach, wyznaczenie energii aktywacji oraz obliczenie entalpii i entropii aktywacji.

1. Sposób wykonania:

1.Włączyć i nastawić oba termostaty tak, aby różnica temperatur między nimi wynosiła około 10°, najlepiej w zakresie między 20 a 40°C. W każdym z termostatów umieścić (zawiesić):

- zamkniętą butelkę zawierającą 60 cm3 20-procentowego roztworu sacharozy,

- zamkniętą butelkę zawierającą 25 cm³ HCl o stężeniu 2 mol/dm³,

- zamkniętą butelkę zawierającą 25 cm³ wody.

Po upływie około 10 - 15 min wszystkie butelki osiągają temperaturę równą temperaturze wody w termostacie.

2.Z butelki zawierającej cukier pobieramy 25 cm³ roztworu i wprowadzamy do butelki z wodą. Butelek nie wyjmować z termostatu. Roztwór ten mieszamy i napełniamy nim rurkę polarymetru, po czym mierzymy kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła. Jest to kąt α₀.

3. Do butelki zawierającej 25 cm³ HCl o stężeniu 2 mol/dm³ dodać 25 cm³ termostatowego roztworu cukru i zanotować dokładnie czas - od tej chwili rozpoczynamy liczenie czasu. Zawartość butelki dokładnie mieszamy i wypełniamy nią rurkę polarymetru. Dla reakcji prowadzonej w temperaturze niższej (ok. 20°C) odczytujemy kąty skręcenia co 5 min przez 30 min, a dalej co 15 min. Reakcję prowadzimy 90 min. W czasie pomiędzy poszczególnymi pomiarami wypełniona rurka polarymetru powinna znajdować się w termostacie. Rurkę tę należy wyjmować wyłącznie w celu dokonania pomiaru, który trzeba wykonywać możliwie szybko. Przed pomiarem rurkę należy z zewnątrz wytrzeć, a szczególnie starannie szkiełko zamykające rurkę. Otrzymane wartości α_t wpisujemy do tabeli.

Uwaga. Z roztworami umieszczonymi w drugim termostacie (o temperaturze wyższej) postępujemy analogicznie, z tym, że w tym przypadku

próby pobieramy co 2 min przez 10 min, a następnie co 5 min. Obie serie

należy prowadzić równolegle.

1. Sposób opracowania wyników:

1. Ze wzoru α_∞ = -α_o(0,44 - 0,005 t) obliczyć kąt a_∞ dla badanych temperatur inwersji

2. Obliczyć stałe szybkości reakcji (k) za pomocą równania:

$$k = \frac{2,303}{t}\ \lg\ \frac{\alpha_{0\ } - \ \alpha_{\infty}}{\alpha_{t} - \ \alpha_{\infty}}$$

a z nich wartości średnie $\overset{\overline{}}{k_{1}}\ $i $\overset{\overline{}}{k_{2}}$ w temperaturze T₁ i T₂

3. Sporządzić wykres zależności:

$$\lg\frac{\alpha_{0\ } - \ \alpha_{\infty}}{\alpha_{t} - \ \alpha_{\infty}}$$

od czasu. Z nachylenia prostych wyznaczyć dodatkowo (metodą graficzną) stałe szybkości.

4. Korzystając z równania:

$$E_{A} = \ \frac{2,303 \bullet R \bullet T_{1} \bullet T_{2}}{T_{1} - T_{2}}\lg\frac{k_{1}}{k_{2}}$$

obliczyć metodą algebraiczną wartość energii aktywacji (E_A) i z równania:

$$\lg{k = \lg{A - \ \frac{E_{A}}{2,303\ R} \bullet \frac{1}{T}}}$$

wartość czynnika przedwykładniczego A (do obliczeń użyć stałych szybkości z punktu 2.).

5. Z równania:

H^≠ =  E_A −  RT   [J•mol⁻¹]

obliczyć entalpię aktywacji H^≠, a z równania:

$$S^{\neq} = 19,15\lg\frac{k}{T} - \ 205,92 + \ \frac{E_{A}}{T}\text{\ \ \ \ }\text{\ \ \ \ }\left\lbrack J \bullet K^{- 1} \bullet \text{mol}^{- 1} \right\rbrack$$

entropię aktywacji S^≠

6.Wyniki pomiarów i obliczeń zestawić w tabeli:

Kinetyka hydrolizy sacharozy

Czas trwania inwersji (s)	α0	αt	α∞	$$\lg\frac{\alpha_{0\ } - \ \alpha_{\infty}}{\alpha_{t} - \ \alpha_{\infty}}$$	Stała szybkości k
Termostat 1 – temperatura T1 = K
					$$\overset{\overline{}}{k_{1}} = \ \ \ \ \ \ \ \ \ s^{- 1}$$
Termostat 1 – temperatura T1 = K
					$$\overset{\overline{}}{k_{2}} = \ \ \ \ \ \ \ \ \ s^{- 1}$$

E_A =  [J•mol⁻¹]

A = PZ₀

H^≠ =                               [J•mol⁻¹]

S^≠ =                                [J•K⁻¹•mol⁻¹]

1. Obliczenia:

1. Wykresy (w załączniku)

2. Wnioski: