Sprawozdanie z laboratorium

Ćwiczenie nr 21

Kinetyka autokatalitycznej reakcji jodowania acetonu

Reakcja jodowania acetonu jest przykładem reakcji autokatalitycznej, jeden z produktów reakcji - jodowodór , który - jako mocny kwas - przyspiesza enolizację acetonu - spełnia rolę katalizatora.

Do przeprowadzenie ćwiczenia używamy takiej aparatury jak:

- termostat, termometr cyfrowy, 2 kolby miarowe o poj. 250 cm³, dwie próbówki, 4 kolby stożkowe o poj. 250 cm³, biureta, pipeta 25 cm³

Odczynniki potrzebne do ćwiczenia to:

• 4 % roztwór KJ

• 1n roztwór HCl

• 0,1n roztwór NaHCO₃

• 0,01n roztwór Na₂S₂O₃

• roztwór skrobi

Do dwóch kolb miarowych o pojemności 250 cm³ wprowadzam po 25 cm³ 0,1m roztworu jodu w 4 % KJ. Do każdej z kolb dodaję po 25 cm³ 1n roztworu HCl i tyle wody, aby do kreski miarowej kolby pozostało około 20 cm³. Kolby z roztworem umieszczam w termostacie w temperaturze 30°C. W termostacie umieszczam także dwie próbówki, zawierające po 2 cm³ acetonu.

Podczas termostatowania próbek wykonuje tzw. „ślepą próbę” , w celu wyznaczenia stężenia początkowego jodu. W tym celu do kolby miarowej o pojemności 50 cm³ wprowadzam 5 cm³ roztworu jodu o stężeniu takim samym jak jod używany do reakcji, dopełniam wodą destylowana do kreski. Z tak przyrządzonego roztworu pobieram do analizy próbkę 10 cm³ i miareczkuje mianowanym roztworem tiosiarczanu sodowego.

Gdy miareczkowany roztwór zrobi się lekko żółty (początkowo jest ciemno brązowy) dodaję kilka kropel skrobi, w wyniku czego roztwór staje się granatowy. Miareczkuje dalej aż do zupełnego odbarwienia się roztworu. Objętość zużytego na miareczkowanie tiosiarczanu oznaczam przez V0 Na₂S₂O₃.

Wartość ta będzie nam potrzebna do obliczenia stężenia początkowego jodu c0J₂.

Po 10-15 minutach termostatowania wlewam się aceton do roztworu jodu, notuję czas dodania jako moment rozpoczęcia reakcji (t=0), uzupełniam kolby wodą destylowaną do kreski miarowej i mieszam. Następnie pobieram do analizy próbki o objętości 10 cm ³ i wprowadzam je do kolbek z wlanymi wcześniej 10 cm³ porcjami 0,1n roztworu NaHCO₃, notując czas przerwania reakcji t₁ i miareczkuje próbki 0,01 n roztworem tiosiarczanu sodowego w obecności skrobi. Następne próbki roztworu pobieram do analizy w odstępach 15 minutowych i miareczkuje podobnie jak poprzednio

Dane:

V0 Na₂S₂O₃ = 10,5 cm³

t₀ = 9³⁵

Vpr = 10 cm³

I. Obliczam stężenie początkowe jodu c0J₂

gdzie: CNa₂S₂O₃ - stężenie roztworu Na₂S₂O₃ [gR/dm³]

VoNa₂S₂O₃ - objętość roztworu Na₂S₂O₃ zużytego na analizę ślepej próby [cm³]

Vpr - objętość próbki wziętej do analizy [cm³]

n

II. Obliczam aktualne stężenie jodu cJ₂

pomiar 1

n

pomiar 2

n

pomiar 3

n

pomiar 4

n

pomiar 5

n

III. Obliczam zmianę stężenia jodu po czasie t, równa ubytkowi stężenia acetonu x

pomiar 1

pomiar 2

pomiar 3

pomiar 4

pomiar 5

IV. Obliczam stężenie początkowe acetonu c_0ac

[mol/dm³]

gdzie: V_ac - objętość acetonu wziętego do reakcji [cm²] 2 cm³

ρ_ac - gęstość acetonu [cm³] 0,79 g/cm³

M_ac - masa cząsteczkowa acetonu [ g/mol] 58 g/mol

V_kol - objętość mieszaniny reakcyjnej (kolby) [cm³] 250 cm³

n

V. Obliczamy stężenie jonów wodorowych c_okw , wynikające z ilości kwasu solnego dodanego do reakcji

[mol/dm³]

gdzie: V_HCl - objętość dodanego kwasu solnego [cm³] 25 cm³

C_HCl - stężenie roztworu kwasu solnego [mol/dm³] 1 mol/dm³

V_kol - objętość kolby [cm³] 250 cm³

[mol/dm³]

VI. Obliczam wartość y w różnych momentach czasowych pobieranych próbek

dla t₁

dla t₂

dla t₃

dla t₄

dla t₅

VII. Wyznaczam współczynnik kierunkowy prostej y=f(t)

VIII. Wszystkie wyniki zestawiono w tabeli

Nr pomiaru	Godzina pomiaru	Czas trwania reakcji [min]	Objętość Na2S2O3	Stężenie jodu CJ2	Ubytek stężenia acetonu x	y
1	9^35	t1=1
2	9^50	t2=16
3	10^05	t3=29
4	10^20	t4=44
5	10^35	t5=59

---