WYKONANIE ĆWICZENIA:
Pomiary kinetyki reakcji wykonano dla temperatur: 28 i 33[0C]. Sposób wykonania ćwiczenia jest taki sam dla obydwóch temperatur. Włączono termostat i nastawiono na temperaturę 280C. Do naczynia pomiarowego wlano 40 cm3, 80% roztworu metanolu w wodzie. Naczynie pomiarowe umieszczono w termostacie, do naczynia włożono elektrodę pomiarową, włączono konduktometr i odczekano 10-20 min. Odczytano przewodnictwo elektrolityczne roztworu LWE. Do naczynia pomiarowego roztworem metanolu wlano 0,3 cm3, 30% roztworu bromku t-butylu. Zaczęto mierzyć czas i co minutę odczytywano przewodnictwo elektrolityczne mieszaniny reakcyjnej LMR. Pomiary prowadzono do chwili zauważenia małych zmian przewodnictwa.
Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 1
Czas [min] | Przewodnictwo elektrolityczne |
---|---|
T1 = 301 [K] | |
LWE = 1,20 | |
LMR | |
0,5 | 38 |
1 | 80 |
1,5 | 126 |
2 | 168 |
2,5 | 200 |
3 | 240 |
4 | 317 |
5 | 391 |
6 | 461 |
7 | 520 |
8 | 600 |
9 | 660 |
10 | 730 |
11 | 780 |
12 | 840 |
13 | 901 |
14 | 960 |
15 | 1010 |
16 | 1070 |
17 | 1120 |
18 | 1170 |
19 | 1230 |
20 | 1250 |
21 | 1258 |
22 | 1312 |
23 | 1350 |
24 | 1390 |
25 | 1430 |
26 | 1462 |
27 | 1500 |
28 | 1550 |
29 | 1570 |
30 | 1600 |
31 | 1630 |
32 | 1640 |
33 | 1644 |
OPRACOWANIE WYNIKÓW.
Sporządzono wykresy zależności przewodnictwa elektrolitycznego L1=elektrolitycznego(L2) roztworu bromku t-butylu dla temperatur 25,0 i 35,0 [oC]
Otrzymane w punkcie 1 wykresy aproksymowano do linii prostej i odczytano współczynnik kierunkowy.
-równanie prostej dla T1: L1=1,0019L2-63,312 C1=1,0019
-równanie prostej dla T2: L1=1,0064L2-218,68 C2=1,0064
Obliczanie stałych szybkości reakcji.
gdzie
k- stała szybkości reakcji (dla reakcji pierwszego rzędu k[1/s]
co-stężenie początkowe substratów [mol/dm3]
x – ubytki stężeń substratów [mol/dm3]
t2-t1 – kolejne odstępy czasowe [s]
- Stała szybkości reakcji dla T1=298 [K]
k1=3,164 . 10-5 [1/s]
- Stała szybkości reakcji dla T2=308 [K]
k2=1,063 . 10-4 [1/s]
4. Obliczanie entropii i entalpii aktywacji (,) na podstawie równania Eyryinga:
-Obliczanie
- Obliczanie
5. Graficzne wyznaczanie , z wykresu
-mając dane równanie prostej obliczamyz zależności:
- tak samo postępujemy z korzystając tym razem z zależności:
6.Energia aktywacji Ea i współczynnika A z równania Arrheniusa:
WNIOSKI
Analizując wykresy zależności stwierdzamy, że wraz ze wzrostem temperatury rośnie przewodnictwo elektrolityczne. Ze wzrostem temperatury wzrasta szybkość reakcji, co wiąże się z szybszym wzrostem przewodnictwa elektrolitycznego roztworu (wzrost szybkości dysocjacji HBr). Wynika to również bezpośrednio z naszych obliczeń. Otrzymana wartość entropii aktywacji hydrolizy bromku tetr-butylu pozwala na oszacowanie liczby cząsteczek uczestniczących stanie przejściowym, czyli może stanowić kryterium mechanizmu reakcji. Wartość wskazuje, że badana reakcja przebiega według mechanizmu Sn1.Energia potrzebna do rozerwania wiązania C-Br uzyskiwana jest w wyniku tworzenia się licznych wiązań jon-dipol trwały pomiędzy dwoma różnymi jonami a cząsteczkami rozpuszczalnika.
Czas [min] | Przewodnictwo elektrolityczne [µS] |
---|---|
T1=301 [K] | |
LWE = 2,1 [µS] |
|
LMR [µS] |
|
1 | 2,3 |
2 | 2,5 |
3 | 3,0 |
4 | 3,8 |
5 | 6,0 |
6 | 8,5 |
7 | 11 |
8 | 14 |
9 | 20 |
10 | 35 |
11 | 45 |
12 | 50 |
13 | 70 |
14 | 85 |
15 | 105 |
16 | 115 |
17 | 124 |
18 | 126 |
19 | 129 |
20 | 137 |
21 | 146 |
22 | 150 |
23 | 155 |
24 | 165 |
25 | 175 |
26 | 180 |
27 | 185 |
28 | 188 |
29 | 191 |
30 | 195 |
31 | 200 |
32 | 208 |
33 | 210 |
34 | 212 |
35 | 214 |
36 | 217 |
37 | 218 |
38 | 219 |