Katarzyna Majeran (gr 5), Paulina Rusinek (gr 6) 13.11.12
OBSERWACJA REAKCJI OSCYLACYJNYCH
Cel doświadczenia: Zaobserwowanie zajścia reakcji oscylacyjnych w roztworze w zależności od zmiany temperatury.
Postępowanie:
Przygotowano następujący roztwór (o wyjściowym czerwonym zabarwieniu):
6 ml Bromianu Potasu + 1 ml Kwasu Malonowego + 0,5 ml Bromku Potasu + 1 ml Ferroiny
Roztwór wymieszano i umieszczono w naczyniu termostatycznym cały czas mieszając przy
użyciu mieszadła magnetycznego
Pomiar rozpoczęto od temperatury 4oC wykonując dla tej temperatury (i w każdej kolejnej) po 4 pomiary
Kolejne pomiary wykonywano co każde 5oC. Mierzono okres zmiany barwy roztworu z niebieskiej przez czerwoną do ponownego pojawienia się barwy niebieskiej
Uzyskano poniższe wyniki:
temperatura |
I |
II |
III |
IV |
Srednia |
f |
ln(f) |
4 |
1,37 |
97 |
101 |
105 |
76,0925 |
0,013142 |
-4,33195 |
10 |
0,47 |
47 |
50 |
48 |
36,3675 |
0,027497 |
-3,59368 |
15 |
0,38 |
38 |
36 |
36 |
27,595 |
0,036238 |
-3,31763 |
20 |
0,24 |
24 |
23 |
23 |
17,56 |
0,056948 |
-2,86562 |
25 |
0,16 |
16 |
15 |
15 |
11,54 |
0,086655 |
-2,44582 |
30 |
0,11 |
11 |
12 |
12 |
8,7775 |
0,113928 |
-2,17219 |
35 |
0,08 |
8 |
8 |
8 |
6,02 |
0,166113 |
-1,79509 |
40 |
0,06 |
6 |
6 |
6 |
4,515 |
0,221484 |
-1,50741 |
45 |
0,05 |
5 |
5 |
5 |
3,7625 |
0,265781 |
-1,32508 |
50 |
0,045 |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
3,38625 |
0,295312 |
-1,21972 |
temperatura |
Temp. [K] |
1/T |
lnk |
k |
|||||
4 |
277,15 |
0,003608154 |
0,350170284
|
1,429437
|
|||||
10 |
283,15 |
0,003531697 |
0,350245617
|
1,429329
|
|||||
15 |
288,15 |
0,003470415 |
0,350305999
|
1,429243
|
|||||
20 |
293,15 |
0,003411223 |
0,35036432
|
1,429159
|
|||||
25 |
298,15 |
0,003354016 |
0,350420686
|
1,429079
|
|||||
30 |
303,15 |
0,003298697 |
0,350475192
|
1,429001
|
|||||
35 |
308,15 |
0,003245173 |
0,35052793
|
1,428926
|
|||||
40 |
313,15 |
0,003193358 |
0,350578983
|
1,428853
|
|||||
45 |
318,15 |
0,003143171 |
0,350628431
|
1,428782
|
|||||
50 |
323,15 |
0,003094538 |
0,35067635
|
1,428714
|
|||||
Srednia : |
0,003335044
|
0,350439379
|
1,429052
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
Wykres1. - wykres zależności od lnf od odwrotności czasu [K]
Z wykresu odczytujemy, że -Ea/R = 0,9853
Do obliczeń użyto wzoru na stałą Arrheniusa
k = Ae-E/RT
lnk = lnA-E/RT
gdzie:
R = 8,314 [J·mol-1·K-1] stala gazowa
Ln - logarytm naturalny
E - energia aktywacji
A - stała reakcji
T - temperatura
e - liczba Nepera - podstawa ln (2,7182818)
A=V2/V1=γ∆T/10k
Gdzie:
A- współczynnik reakcji
V2 - szybkość reakcji nr 2
V1 - szybkość reakcji nr 1
γ - temperaturowy współczynnik szybkości reakcji (z reguły van t”Hoffa = 2)
∆T - przyrost temperatury [K]
Oraz wzoru na częstotliwość :
f = 1/T
gdzie:
T - okres
Więc:
A = 2(283,15-277,15)/10K= 1,51717 (pierwszy pomiar wykonano w 4oC dlatego A
dla pierwszej reakcji jest inne- A reakcji wyliczono ze średniej arytmetycznej - A = (1,414214*9+1,515717)/10
A= 2(288,15-283,15)/10K= 1,414214
A = 1,424364
LnA=0,353725
Obliczono, że:
k = A *e-Ea/RT
lnk = lnA-(Ea/R*1/T)
lnk= 0,353725-(0,9853*0,003335044)
lnk = 0,350439379
k= 1,429052203 J
(analogicznie wykonano wszystkie obliczenia zawarte w tabeli nr 2)
Przy zmianie warunków zewnętrznych w
przypadku układu bistabilnego można zobserwować swoistą pętlę histerezy - układ
powraca do stanu wyjściowego po drodze odmiennej od drogi pierwotnej
Wraz ze wzrostem temperatury obserwowano wzrost szybkości zachodzenia reakcji oscylacyjnych, co było obserwowane poprzez zmianę barwy roztworu z bordowej na niebieską w coraz krótszych odstępach czasu.
Wyszukiwarka