Stała szybkości reakcji zależy wykładniczo od temperatury, o czym mówi równanie Arrheniusa.
k = A* exp
A - czynnik przedwykładniczy.
R - stała gazowa.
T - temperatura [K].
E- energia aktywacji (różnica między energią substratów, a kompleksem aktywnym).
Energia aktywacji - najmniejsza energia potrzebna do zapoczątkowania reakcji.
Kompleks aktywny - pośrednia struktura między produktami i substratami.
Logarytmując to równanie otrzymujemy:
ln k = ln A -
W celu wyznaczenia parametrów E i A bada się szybkość reakcji w różnych temperaturach, a znalezione stałe szybkości reakcji k przedstawia się na wykresie w układzie współrzędnych:
logarytm k - odwrotność temperatury bezwzględnej
.
W przeważającej liczbie przypadków wykres log k od 1/T jest linią prostą, dla której możemy wyznaczyć wartosci E i A. Dla większości reakcji chemicznych energie aktywacji wahają się w granicach od kilkudziesięciu do kilkuset kilodżuli na mol.
Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej szybkości reakcji hydrolizy estru, która przebiega zgodnie z równaniem:
CH3COOC2H5 + NaOH
CH3COONa + C2H5OH
Jeżeli przeanalizujemy przypadek nieodwracalnej reakcji II rzędu
A + B
produkty
to równanie na szybkość tej reakcji zapisujemy w postaci:
r = -
= -
=
= k(c
- x)(c
- x)
x - ubytek stężenia każdego z substratów po czasie t,
c
, c
- początkowe stężenia substratów.
Jeżeli początkowe stężenia reagentów są jednakowe lub reakcja przebiega zgodnie z równaniem:
2A
produkty
wówczas równanie kinetyczne ma postać:
-
= kc2.
c - aktualne stężenie substratów.
Po rozdzieleniu zmiennych
-
= kdt
i scałkowaniu w granicach od 0 do t i od c0 do c otrzymujemy
-
= kt
lub przekształcając
= kt
Opracowanie wyników.
Lp. |
t |
t2 |
L [mS] |
L0-L [mS] |
L-L∞ |
|
|
ty |
|
5 |
25 |
2,45 |
0,35 |
1,4 |
0,25 |
25 |
125 |
2 |
10 |
100 |
2,19 |
0,61 |
1,14 |
0,5350877 |
53,508771 |
535,09 |
1 |
15 |
225 |
2,02 |
0,78 |
0,97 |
0,8041237 |
80,412371 |
1206,20 |
4 |
20 |
400 |
1,91 |
0,89 |
0,86 |
1,0348837 |
103,48837 |
2069,76 |
5 |
25 |
625 |
1,81 |
0,99 |
0,76 |
1,3026315 |
130,26315 |
3256,57 |
6 |
30 |
900 |
1,75 |
1,05 |
0,7 |
1,5 |
150 |
4500 |
7 |
40 |
1600 |
1,65 |
1,15 |
0,6 |
1,9166666 |
191,66666 |
7666,66 |
8 |
50 |
2500 |
1,59 |
1,21 |
0,54 |
2,2407407 |
224,07407 |
11203,70 |
9 |
60 |
3600 |
1,51 |
1,29 |
0,46 |
2,8043478 |
280,43478 |
16826,09 |
10 |
70 |
4900 |
1,49 |
1,31 |
0,44 |
2,9772727 |
297,72727 |
20840,90 |
11 |
80 |
6400 |
1,42 |
1,38 |
0,37 |
3,7297297 |
372,97297 |
29837,83 |
12 |
90 |
8100 |
1,40 |
1,4 |
0,35 |
4 |
400 |
36000 |
|
∑t2 |
|
∑yt |
|||||
|
29375 |
|
134067,8
|
4,5640 [
]