|
INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI
|
|
|
CHEMIA FIZYCZNA LABORATORIUM
|
|
II ROK INŻYNIERII ŚRODOWISKA STUDIA DZIENNE GRUPA 27 B
|
20.11.2012 TYDZIEŃ 2 |
|
KINETYKA CHEMICZNA. WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI I RZĘDU REAKCJI.
TEMAT V
AUTORZY OPRACOWANIA:
JAKUB WOŹNIAK EWA KOŁOSZYC PIOTR WAŚKOWICZ
|
||
CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Szybkość reakcji chemicznej wyraża szybkość przybywania lub ubywania składnika w wyniku przebiegu reakcji chemicznej.
Szybkość reakcji można wyrazić jako iloczyn:
V= k*[A]α [B]β...
Na szybkość reakcji ma wpływ: temperatura i stężenie. Im większa temeratura i stężenie reagentów tym szybciej przebiega reakcja.
Równanie kinetyczne to równnanie różniczkowe opisujące zmiany stężeń molowych reagentów w czasie reakcji chemicznej.
-d[A]/dt = k[A]n[B]m[C]p[D]q...
gdzie:
k - stała szybkości reakcji
[A], [B], [C], [D]... - stężenia molowe
n,m,p,q - wykładniki potęgowe
Rząd reakcji (rzędowość reakcji) - suma wykładników potęg, występujących przy stężeniach reagentów w równaniach kinetycznych danej reakcji chemicznej.
Istnieją różne rodzaje rzędów reakcji:
a) Rzędem zewnętrznym reakcji nazywa się sumę wszystkich wykładników, występujących w ostatecznym, sumarycznym równaniu kinetycznym danej reakcji.
b) Rzędem względnym (względem danego substratu) - nazywa się wartość pojedynczego wykładnika, występującego przy stężeniu danego substratu.
CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA
Po zmieszaniu roztworów Fe2+/ClO- (uprzednio je rozcienczajac 0,1n HCl) z roztworem rodanku amonu dostrzegamy, ze mieszanka zgestniala oraz lekko sie odbarwila na czerwono. Z czasem barwa ta staje sie coraz bardziej intensywna.
T[s] |
0 |
600 |
1200 |
1800 |
2400 |
E |
0,055 |
0,073 |
0,082 |
0,087 |
0,109 |
X*105 |
90,8 |
120,5 |
135,3 |
143,6 |
179,9 |
C*104 |
10,92 |
7,95 |
6,47 |
5,46 |
2,01 |
(1/c)*10-4 |
0,0916 |
0,1258 |
0,1546 |
0,1832 |
0,4975 |
X' |
0,4540 |
0,6025 |
0,6765 |
0,7180 |
0,8995 |
Obliczamy X: X = E* 16,5*10-3
X = 0,055*16,5*10-3 = 0,000908
X = 0,073*16,5*10-3 = 0,001205
X = 0,082*16,5*10-3 = 0,001353
X = 0,087*16,5*10-3 = 0,001436
X = 0,109*16,5*10-3 = 0,001799
Obliczamy c: c = c0 - X
C = 0,002 - 0,000908 = 0,001092
C = 0,002 - 0,001205 = 0,000795
C = 0,002 - 0,001353 = 0,000647
C = 0,002 - 0,001436 = 0,000546
C = 0,002 - 0,001799 = 0,000201
Obliczamy 1/c:
1/C = 1/0,001092 = 916
1/C = 1/0,000795 = 1258
1/C = 1/0,000647 = 1546
1/C = 1/0,000546 = 1832
1/C = 1/0,000201 = 4975
Ocliczamy X': X' = X/C0
X' = 0,000908/0,002 = 0,4540
X' = 0,001205/0,002 = 0,6025
X' = 0,001353/0,002 = 0,6765
X' = 0,001436/0,002 = 0,7180
X' = 0,001799/0,002 = 0,8995
T[s] |
0 |
600 |
1200 |
1800 |
2400 |
E |
0,035 |
0,070 |
0,089 |
0,102 |
0,124 |
X*105 |
57,8 |
116,5 |
146,9 |
168,3 |
204,6 |
C*104 |
34,22 |
28,35 |
25,31 |
23,17 |
19,54 |
1/c |
292 |
353 |
395 |
432 |
513 |
X'*102 |
14,5 |
29,1 |
36,7 |
42,1 |
51,2 |
Obliczamy X:
X = 0,035*16,5*10-3 = 0,000578
X = 0,070*16,5*10-3 = 0,001165
X = 0,089*16,5*10-3 = 0,001469
X = 0,102*16,5*10-3 = 0,001683
X = 0,124*16,5*10-3 = 0,002046
Obliczamy C:
C = 0,004 - 0,000578 = 0,003422
C = 0,004 - 0,001165 = 0,002835
C = 0,004 - 0,001469 = 0,002531
C = 0,004 - 0,001683 = 0,002317
C = 0,004 - 0,002046 = 0,001954
Obliczamy 1/C:
1/C = 1/0,003422 = 292
1/C = 1/0,002835 = 353
1/C = 1/0,002531 = 395
1/C = 1/0,002317 = 432
1/C = 1/0,001954 = 513
Obliczamy X':
X' =0,000578/0,004 = 0,145
X' =0,001165/0,004 = 0,291
X' =0,001469/0,004 = 0,367
X' =0,001683/0,004 = 0,421
X' =0,002046/0,004 = 0,512
Z wykresu wyciagamy wartosci T1 i T2 dla dowolnego postepu X' i obliczamy rzad reakcji:
N = 1 + lg (T1/T2)/lg(a2/a1)
T1 = 5, T2 =13 a1 = 0,004 a2 = 0,002
N = 1+ lg(5/13)/lg(0,002/0,004) = 1+1,37851 = 2,37851
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Z wykresow wynika, ze postep reakcji nie jest wartoscia liniowa i wystepuja w niej bledy. Wykres 1/c jest obarczony bledem juz na samym poczatku, poniewaz mamy w pierwszy odczycie wartosc okreslona zamiast 0. Pomiar zostal blednie dokonany najpewniej przez zabrudzenie szkla przy odczytach, stad wartosci sa zawyzone i rzad reakcji rowniez wyszedl wyzszy. Blad wystapil spowodu braku doswiadczenia grupy i braku ostroznosci przy dokonywaniu pomiarow.
LITERATURA
Eksperymentalna chemia fizyczna, Kool, Gatner, Kisza, Sobczyk, PWN, Warszawa