WARDĘCKA ELŻBIETA

Technologia chemiczna

grupa II

ĆWICZENIE 29

BADANIE KINETYKI PRZEGRUPOWANIA WEWNĄTRZCZĄSTECZKOWEGO METODĄ FOTOLIZY BŁYSKOWEJ

Fotoliza błyskowa jest jedną z metod, które pozwalają badać kinetykę i mechanizm szybkich reakcji chemicznych. Metoda ta polega na dostarczeniu do układu reakcyjnego energii promienistej w postaci krótkotrwałego błysku światła widzialnego lub ultrafioletowego. Impuls świetlny trwa w zależności od konstrukcji lampy i energii emitowanej, od 10^-9s do 10^-2s. W rezultacie pochłonięcia przez badany układ pewnej liczby kwantów światła zachodzić w nim mogą różnorodne procesy fizyczne i chemiczne, takie jak: wzbudzenie, jonizacja, dysocjacja cząsteczek, przegrupowanie wewnątrzcząsteczkowe itp.

W ćwiczeniu wykorzystano własności roztworu 1,3,3-trzymetyloindolino-6-nitrobenzospiranu (TMINBS). Związek ten występuje w roztworze w postaci bezbarwnej, trwałej formy A (tzw. leukoformy), która pod wpływem światła przechodzi w niebieską formę B.

Odmiana A - trwała Odmiana B - nietrwała

leukoforma (bezbarwna) forma niebieska

Forma B jest nietrwała i ulega przemianie w odmianę A, przy czym proces ten jest I rzędu:

niebieska bezbarwna

Ponieważ jednocześnie zachodzi zmiana barwy, postęp reakcji można śledzić mierzą absorbancję roztworu. Zgodnie ze wzorem Lamberta - Beera:

A - absorbancja molowa

l - grubość warstwy absorbującej kuwety

c - stężenie substancji barwnej

Stałą szybkości reakcji nazywamy współczynnik proporcjonalności k w jej równaniu kinetycznym. W klasycznej kinetyce przyjmuje się, że stała k jest niezależna od stężenia reagentów i czasu reakcji, natomiast zmienia się z temperaturą i zależy od rodzaju i stężenia katalizatorów. Stała szybkości wyraża liczbowo szybkość reakcji, gdy stężenie każdego z substratów wynosi 1 mol/dm³. Wymiar stałej zależy od postaci równania kinetycznego i wyraża się ogólnym wzorem:

Obliczenia

Szacuję wartość stałej szybkości reakcji I rzędu

k=ln2/t_(1/2)= ln2/t'_(1/2)= ln2/t''_(1/2)

Przybliżone wartości k wynoszą ( rozbieżności będą wynikać z niedokładności pomiaru)

k_(1/2)=ln2/29s=0,0239 s^-1

k_(1/2')=ln2/32s=0,0217 s^-1

k_(1/2'')=ln2/34s=0,0204 s^-1

Co daje średnią k=0,0220 s^-1

Dokładniejszy wynik daje sporządzenie wykresu lnS= f(t) i obliczenie współczynnika kierunkowego (b) krzywej.

równanie kinetyczne :

Współczynnik kierunkowy ma wartość 0,024. Oznacza to, że wartość stałej szybkości reakcji wynosi 0,024 s^-1.

Wnioski

Wyznaczone stałe szybkości powinny mieć jednakową wartość. Różnice w wartościach stałej są spowodowane błędami popełnionymi przy pomiarze. Błędy zostały zapewne spowodowane docieraniem do detektora światła zewnętrznego (o różnym chwilowym natężeniu) i światłem rozproszonym przez aparaturę.

---