Ćwiczenie nr 29

WYZNACZANIE RZĘDU REAKCJI METODĄ CAŁKOWĄ

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie rzędu reakcji utleniania jonów Fe²⁺ do Fe³⁺ jonami ClO₃⁻ w środowisku kwaśnym, zachodzącej według sumarycznego równania:

ClO₃⁻ + 6H⁺ + 6 Fe²⁺ → Cl⁻ + 3 H₂O + 6 Fe³⁺

Aparatura i szkło: Odczynniki:

spektrofotometr „Spekol” Fe²⁺ - 0,01 M i 0,004 M

szkło laboratoryjne ClO₃⁻ - 0,01 M i 0,004 M

HCl - 0,1 N

HCl - 2 N

NH₄SCN - 25%

WYKONANIE ĆWICZENIA:

1. Zmieszać, w stosunku 1 : 1 (np. po 20 cm³), 0,004 molowe roztwory jonów Fe²⁺ i ClO₃⁻ , włączając jednocześnie stoper.

2. Z tak przygotowanej mieszaniny reakcyjnej pobrać, w możliwie najkrótszym czasie, próbkę o objętości 2 cm³, rozcieńczyć 18 cm³ 0,1 N HCl i dodać 2 cm³ rodanku. Uwaga: w momencie rozcieńczania zanotować czas! - następuje wtedy gwałtowne zahamowanie biegu reakcji. Zmierzyć ekstynkcję tego roztworu dla λ_max = 500 nm.

3. Następnie po 10, 20, 30, 40, 50 minutach wykonać pomiary jak w punkcie 2.

4. Analogicznie do punktów 2 i 3 postępować z mieszaniną sporządzoną przez zmieszanie 0,01 molowych roztworów jonów Fe²⁺ i ClO₃⁻.

5. W czasie trwania wyżej opisanych pomiarów przygotować się do sporządzenia krzywej cechowania stężenia jonów Fe²⁺ dla długości fali λ_max = 500 nm. W tym celu, do pięciu kolbek o poj. 25 cm³ , odmierzyć odpowiednio: 1; 2,5; 5; 7,5; 12 cm³ roztworu wzorcowego Fe³⁺, dodać do każdej z nich po 1 cm³ 2N HCl, po 2,5 cm³ 25% roztworu rodanku amonu, uzupełnić wodą destylowaną do kreski i wymieszać. Zmierzyć ekstynkcję poszczególnych roztworów (jako odnośnik stosować wodę destylowaną). Na papierze milimetrowym wykonać wykres zależności ekstynkcji od stężenia jonów Fe³⁺.

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

Odczytane wartości ekstynkcji dla próbek pobieranych mieszanin reakcyjnych w miarę postępu reakcji utleniania jonów żelaza(II) oraz wyniki znalezione z krzywej cechowania jonów Fe³⁺ przedstawić w tabeli wg wzoru:

t [s]
x - stężenie jonów Fe^3+, odczytane z wykresu
c - równe co - x
1/c
x′ = x/c (x′ - liczba postępu reakcji)

Na podstawie uzyskanych wyników sporządzić wykresy zależności 1/c od czasu, w myśl równania reakcji II rzędu (dla równych ilości substratów):

i na ich podstawie (z nachylenia prostych) odczytać, dla obu stężeń, wartości stałych szybkości reakcji.

Aby określić rząd reakcji metodą całkową, należy wykonać wykres zależności liczby postępu reakcji od czasu: x′ = f(t); odczytać wartość t₁ i t₂ dla dowolnej wartości liczby postępu reakcji i wstawić do wzoru:

n = 1 +
,

gdzie: t₁, t₂ - czas,

a - stężenie reagentów.

Przedstawić i przedyskutować otrzymane wyniki.

---