wymagania9 bmp

8.5.1

Zbadać kinetykę reakcji fotochemicznego rozkładu szczawianu uranyło.

Metodyka pomiaru

Zadanie polega na wyznaczeniu stałej szybkości reakcji fotolizy anionu szczawianowego w obecności jonów uranylowych.

Wyposażenie

Aparaturai pojemnik z blachy aluminiowej w kształcie walca z wywierconymi otworami w pokrywie i z zamontowaną wewnątrz koncentrycznie lampą rtęciową (urządzenie pokazane jest na rys. 8.5.3).

Rys. 8.5.3. Scbemat urządzenia do pomiarów kinetyki reakcji fotochemicznych

7 szklanych probówek reakcyjnych, szkło laboratoryjne,

Odczynniki', azotan uranylu cz.d.a., kwas szczawiowy cz.d.a. H₂S0₄ —2n, KMn0₄ — 0,02n.

Wykonanie zadania

Sporządzamy roztwór szczawianu uranylu zawierający 3,14 g sześciowodnego azotanu uranylu i 0,788 g dwuwodnego kwasu szczawiowego (roztwór oznaczony Oo). Do probówek wlewamy po 10 cm³ .tego roztworu, włączamy lampę rtęciową na ok. 20 min przed rozpoczęciem naświetlania. Po odpowiednim nagrzaniu się lampy, do otworów pokrywy pojemnika z lampą, co 5 min wkładamy po jednej probówce, nie wyjmując poprzedniej; w ten sposób każda następna probówka jest naświetlana krócej od poprzedniej. Następnie wyłączamy lampę. Zawartość - < probówek kolejno wlewamy do erlenmajerek, dodajemy po 10 cm³ kwasu siarkowego i podgrzewamy do ok. 70°C, po czym miareczkujemy KMn0₄ aż do uzyskania stałego zabarwienia. Przez miareczkowanie oznaczamy stężenie anionów szczawianowych, które nie uległy reakcji fotolizy. Serię pomiarów powtarzamy dla dwukrotnie i czterokrotnie rozcieńczonego roztworu a₀.

Przedstawienie wyników pomiarów

Wyniki uzyskane z pomiarów zależności stężenia od czasu naświetlania przedstawiono w tabelach .8.5.1-8.5.3. Wyniki wnosimy na wykres lgc = /(/)

Tabela 8.5.1. Wyniki pomiarów dla stężenia początkowego a₀

Lp.	([min]	c Dość cm^90,02 o KMaOg	Lgc
,	30	8,00	0,9031
2	24	9,55	0,9800
3	20	10,50	1,0212
4	15	12^0	1,0864
5	10	14,25	1,1538
6	5	16,15	1,2081
7	0	18,05	1,2565
Igo = -0,01195 (+1,2645
(±0.0002). (±0.004)
k =	0,02752 min^-1
Tabela 8.5.2. Wyniki pomiarów dla stężenia początko-
wego a«/2
		e
Lp-	/[min]	Ilość cm^9	Lgc
		0,02 n KMnO*
1	30	4,05	0,6026
2	25	4,55	0,6580
3	20	5,25	0,7202
4	15	6,10	0,7853
5	10	7,15	0,8543
6	5	8,10	0,9085
7	0	9,05	0,9566

Iga ~-0,12I2f+0,9654

,    (±0.0003) (i 0,005)

k * 0,02791 min'¹

Tabela 8.5.3. Wyniki pomiarów dla sterania początkowego oq/4

c

Lp.	r[min]	Ilość cm* 0,02 n KMnO*	Lgc
1	30	2,05	0,3021
2	25	2,30	0,3617
3	20	2,60	0,4150
4	15	3,00	0,4771
5	10	3,60	0,5563
6	5	4,05	0,6075
7	0	4,55	0,6580

'*o = 0,OI215/+0,«4« U o.oociri (±0.005) k = 0,02798 min-¹

do/2    lgc = -0,012121+0,9654

do/4    lg c= -0,012151+0,6648

stąd k (a₀) = 2,75 • 1(H min'¹ = 4,58 • 10"* s-¹ k (a„/2) = 2,79 • 1<H min-¹ = 4,65 -lO^s-' k (d₀/4) = 2,80 • 10-² min-¹ = 4,66 • 10-* s-‘

Omówienie wyników

Wyniki wskazują jednoznacznie, te w warunkach eksperymentu szybkość reakcji opisana jest równaniem kinetycznym (8.5.3), tzn. reakcja- zachowuje

Rys. 8.5.4. Zależność lg c substratu (szczawian uranylu) od czasu naświetlania przy różnych stężeniach początkowych

lgc= -0,011951+1,2645

(rys. 8.5.4). Parametry równań wyznaczamy metodą najmniejszych kwadratów:

dla eto się jak gdyby była I rzędu. Wynika to stąd, że liczba absorbowanych kwantów przy danym natężeniu światła jest proporcjonalna do stężenia reagenta.