Badanie kinetyki reakcji pomiędzy jonami IO3- i I-
Data ćwiczenia: 22.02.2012
Zespół:
Jakub Niewiedział
Grzegorz Podołowski
Ocena z przygotowania
Ocena ze sprawozdania
Prowadzący:
dr inż. Tomasz Kliś
Podpis:
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie rzędu, stałej szybkości oraz określenie mechanizmu reakcji
poprzez wyznaczenie równania kinetycznego
Aparatura i odczynniki
Do wykonania ćwiczenia użyto następującego sprzętu i odczynników:
Sprzęt:
Ultratermostat
Zlewka 250 cm3 (8 szt.)
Zlewka 100 cm3 (1 szt.)
Stoper (1 szt.)
Biureta 25 cm3 (3 szt.)
Pipeta jednomiarowa 20 cm3 (1 szt.)
Pipeta wielomiarowa 10 cm3 (2 szt.)
Pipeta jednomiarowa 5cm3 (1 szt.)
Odczynniki:
KIO3 (0,1 M)
KI (0,2 M)
Na2S2O3 (0,01 M)
Bufor A (kwas octowy + octan sodowy) pH = 5,16
Bufor B (kwas octowy + octan sodowy) pH = 4,90
Wykonanie ćwiczenia
Przygotowanie roztworów
Zlewka 1A
KIO3 5
10
5
5
Bufor A
55
50
42,5
-
Bufor B
-
-
-
55
Skrobia
5
5
5
5
Zlewka 1B
KI
25
25
37,5
25
Na2S2O3 20
20
20
20
Wyniki pomiarów
1
69,25
66,69
67,97
2
33,75
34,28
34,02
3
48,03
49,43
48,73
4
14,59
14,06
14,32
(…)
… względem jonów Rząd reakcji względem jonów wynosi 2
Całkowity rząd badanej reakcji [r] jest równy 4
Równanie kinetyczne reakcji ma postać
Wyznaczenie stałej szybkości reakcji
Wyznaczenie szybkości początkowych
1
2
3
4
67,97
34,02
48,73
14,32
W roztworze zachodzą dwie reakcje:
Z powyższych równań wynika, że ilość potrzebna do wyznaczenia szybkości początkowej reakcji jest szcześciokrotnie mniejsza niż ilość dodanego do roztworu Początkowa szybkość reakcji dla roztworu 1
Dla pozostałych roztworów, wartości szybkości początkowych reakcji wyznaczono w analogiczny sposób.
Wyznaczenie stałej szybkości reakcji
1
2
3
4
Wyznaczenie stałej szybkości dla reakcji w roztworze 1
Średnia wartość stałej szybkości reakcji wynosi Przy wyznaczaniu wartości średniej stałej szybkości reakcji pominięto stałą wyznaczoną dla reakcji w roztworze nr 4 jako wyznaczoną błędnie. 3.5 Oszacowanie niepewności wyznaczenia stałej szybkości reakcji
Niepewność wyznaczenia stałej szybkości reakcji obliczono stosując metodę różniczki zupełnej
Jako niepewność pomiaru czasu przyjęto Analiza podanych mechanizmów reakcji
Mechanizm 1)
(1)(szybka równowaga)
(2)(szybka równowaga)
(3)(reakcja powolna), następnie szybkie reakcje
O szybkości całego…
… 2, ponieważ wartość 3 jest nieakceptowalna i niezgodna m.in. z informacjami podanymi na wykładzie z chemii fizycznej. Wynik taki oznacza, że do wykonania doświadczenia został użyte bufory o pH innym niż wartości podane na butelkach lub popełniono błąd w przygotowaniu roztworu.
Przy wyznaczaniu średniej stałej szybkości reakcji, odrzucono wynik z ostatniego eksperymentu jako znacznie odbiegający…
… procesu decyduje etap (3), który jest najwolniejszy. Można przyjąć że równanie kinetyczne ma postać: Stosując przybliżenie stanu stacjonarnego zakładamy, że Reakcja 3 jest reakcją powolną, zatem i . Wynika z tego, że dla uproszczenia można pominąć w dalszych obliczeniach iloczyny oraz bez popełniania znaczącego błędu.
Zatem
Ostatecznie równanie kinetyczne badanej reakcji przyjmie postać:
Rząd reakcji r=4
Mechanizm 2)
(1) (szybka równowaga)
(2) (szybka równowaga)
(3) (reakcja powolna), następnie szybkie reakcje
O szybkości procesu całego procesu decyduje etap (3), więc można przyjąć że równanie kinetyczne badanej reakcji ma postać: Stosując przybliżenie stanu stacjonarnego zakładamy, że Pierwsze dwie reakcje zachodzą szybko więc można przyjąć, że Reakcja zachodzi w rozcieńczonym roztworze wodnym…
… od pozostałych wyznaczonych wartości stałej k.
Doświadczenie pozwoliło wykazać, które z podanych mechanizmów reakcji mogą zachodzić w rzeczywistości. Aby dojść do tego wniosku, przyjęto założenie o stałej ilości produktów pośrednich w czasie trwania reakcji oraz zastąpiono pochodną stężenia substratu po czasie ilorazem różnicowym przy liczeniu początkowej szybkości reakcji. Oznacza to, że wyniki doświadczenia…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)