WSTĘP TEORETYCZNY:

Stałą szybkości reakcji nazywamy współczynnik proporcjonalności k w 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/l. Wymiar stałej zależy od postaci równania kinetycznego i wyraża się ogólnym wzorem:

Jodowanie acetonu jest reakcją autokatalizowaną przez jony wodorowe, będące jednym z jej produktów:

Jest to reakcja dwustopniowa, następcza:

Etap I

Etap II

Etap I jest powolny, odwracalny i decydujący o szybkości całej reakcji. Przebieg jego jest następujący:

postać ketonowa postać enolowa

W rezultacie szybkość całej reakcji zależy od stężenia acetonu (a-x) i kwasu (b+x), a nie zależy od stężenia jodu. Reakcja jodowania acetonu jest reakcją drugiego rzędu i szybkość jej możemy wyrazić następującym wzorem:

lub po scałkowaniu:

gdzie:

k - stała szybkości

a - początkowe stężenie acetonu

b - początkowe stężenie jonów wodorowych

x - ubytek stężenia acetonu (równy przyrostowi stężenia kwasu) po czasie t

Energią aktywacji nazywamy minimum energii jaką powinny być obdarzone cząsteczki, aby mogły przereagować. Można ją obliczyć na podstawie równania Arrheniusa:

A - współczynnik częstotliwości

Energię aktywacji można również obliczyć znając dwie stałe szybkości danej reakcji w dwóch różnych temperaturach ze wzoru:

lub badając nachylenie prostej w układzie współrzędnych lg k = f(1/T).

WYNIKI:

Dla roztworu A 40mlHCl

t	Vt	x	a-x	b+x	ln(a(b+x})/(b(a-x))
0	16,2	0	0,109	0,16	0
15	15,8	1E-04	0,1089	0,1601	0,001543
30	14,1	0,000525	0,108475	0,160525	0,008104
45	13,5	0,000675	0,108325	0,160675	0,010422
60	13	0,0008	0,1082	0,1608	0,012354
75	12,5	0,000925	0,108075	0,160925	0,014287
90	10	0,00155	0,10745	0,16155	0,023963
105	8,35	0,001963	0,107038	0,161963	0,03036
120	7,25	0,002238	0,106763	0,162238	0,034629
135	6,5	0,002425	0,106575	0,162425	0,037541

Dla roztworu B:20 ml HCl

t	Vt	x	a-x	b+x	ln(a(b+x})/(b(a-x))
0	16	0	0,109	0,08	0
15	14,4	0,0004	0,1086	0,0804	0,008664
30	13,5	0,000625	0,108375	0,080625	0,013533
45	13,3	0,000675	0,108325	0,080675	0,014614
60	13,25	0,000688	0,108313	0,080688	0,014884
75	12,5	0,000875	0,108125	0,080875	0,018938
90	8,35	0,001913	0,107088	0,081913	0,041327
105	8,25	0,001938	0,107063	0,081938	0,041865
120	8	0,002	0,107	0,082	0,043212
135	7,5	0,002125	0,106875	0,082125	0,045904

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

I.Obliczenia dla roztworu A

Podstawiając do wzoru kolejno każdą otrzymaną wartość otrzymujemy wykres obrazujący zależność zmian stężenia w czasie

gdzie:

k - stała szybkości

a - początkowe stężenie acetonu

b - początkowe stężenie jonów wodorowych

x - ubytek stężenia acetonu (równy przyrostowi stężenia kwasu) po czasie t

Stężenia początkowe acetonu a i kwasu b, zostały obliczone na podstawie zależności:

Ubytek stężenia acetonu „x” (i równy mu przyrost stężenia kwasu) po upływie czasu t obliczamy w oparciu o równanie reakcji redukcji jodu tiosiarczanem i reakcję jodowania acetonu. Ubytek ten jest dwukrotnie mniejszy od ubytku tiosiarczanu, a więc: od różnicy ilości moli Na₂S₂O₃ zużyte na początku (V_o) i po upływie czasu t (V₁) na zmiareczkowanie nadmiaru jodu

gdzie V_o i V_t to ilości Na₂S₂O₃ zużyte na zmiareczkowanie 25 cm³ mieszaninie reagującej na początku reakcji (t=0) i po czasie t, c - stężenie Na₂S₂O₃ w mol/dm³

Analogicznieobliczam ubytek stężenia acetonu dla pozostałych próbek otrzymuje wykres

z powyższego wykresu odczytuje współczynnik kierunkowy prostej: a'=0,00025. Na tej podstawie obliczam stałą szybkości k

y= a'x

Podczas eksperymentu badano stałą szybkości reakcji jodowania acetonu w stałej temperaturze (298,15 K) dla dwu mieszanin reakcyjnych o różnym stężeniu kwasu solnego (35 ml HCl i 25 ml HCl). Wartości tych stałych wynoszą odpowiednio:

II.Obliczenia dla roztworu B

a=0,109[mol/l]

obliczam stężenie kwasu b

obliczam ubytek stężenia acetonu (x) wg wzoru:

z powyższego wykresu odczytuję a' i obliczam k

y = a'x

WNIOSKI:

Stała szybkości procesu jodowania acetonu w roztworze zawierającym 20 ml

1 M HCl wynosi

natomiast stała szybkości tego procesu w roztworze zawierającym 40 ml HCl jest mniejsza i wynosi

Reakcja jodowania acetonu jest reakcją drugiego rzędu i zależy m.in od stężenia jonów wodorowych w roztworze. Szybkość powyższej reakcji wskazuje ,że przebiega ona szybciej , gdy jonów wodorowych jest mniejzatem nie są one katalizatorem tej reakcji są jednym z produktów i wraz ze wzrostem ich stężenia reakcja biegnie wolniej.

2

---