Prowadzący: dr R. Bareła
Badanie kinetyki reakcji między jonami IO3- i I-
Skład zespołu:
Aleksandra Kucharska
Marcin Kąkol
Piotr Kosakowski
gr. 3
Ocena:
Celem pomiarów było zbadanie kinetyki reakcji , wyznaczenie równania kinetycznego tej reakcji oraz ustalenie możliwych jej mechanizmów. Wstęp teoretyczny
Reakcja przebiegająca w stałej objętości jest opisana równaniem:
aA+bB+…….⟶xX+yY+….
Szybkość tej reakcji można zapisać jako:
gdzie:: a, b, x, y - to współczynniki stechiometryczne
[A], [B], [X], [Y] - stężenia molowe reagentów,
oraz równaniem kinetycznym:
v = k[A]α [B]β [C]γ Rząd reakcji, czyli suma wykładników:
r = α + β + γ
Dany wykładnik potęgowy określa rząd reakcji względem reagenta, przy którego stężeniu występuje. Do wyliczenia rzędu reakcji względem poszczególnych reagentów stosuje się metodę szybkości początkowej wykorzystując metodę różnicową van't Hoffa. Oznacza to, że aby wyznaczyć szybkość początkową zastępujemy pochodną: ilorazem przyrostów skończonych:
Równanie kinetyczne w postaci: po scałkowaniu i odpowiednich przekształceniach można zapisać w postaci:
Do wyznaczenia wartości szybkości początkowych reakcji, mierzy się czas powstania określonej, niewielkiej ilości jodu. Dlatego do mieszaniny substratów na początku pomiarów dodaje się określoną ilość czynnika redukującego powstający w reakcji jod. W naszym przypadku czynnikiem redukującym jest (tiosiarczan sodu). Nie reaguje on bezpośrednio z jodanem (którego szybkość jest nieznaczna), ale reaguje natychmiastowo z powstającym jodem według równania reakcji:
Kiedy Na2S2O3 zużyje się całkowicie, powstanie wtedy wolny jod, który zabarwi na niebiesko dodaną uprzednio niewielką ilość skrobi. Aby wyznaczyć początkową szybkość reakcji, należy zmierzyć czas od chwili zmieszania reagentów do pojawienia się niebieskiego zabarwienia.
Stała szybkości reakcji (k) - jest to wielkość zależna od temperatury. Jej wymiar także zależy od rzędu reakcji. Aparatura i odczynniki
aparatura: mieszadło magnetyczne MS11; szkło laboratoryjne;
odczynniki: Na2S2O3 0,01 mol/dm3; KIO3 0,1 mol/dm3; KI 0,2 mol/dm3; bufor A pH = 5,17; bufor B pH = 4,79;
Metodyka pomiarów
Do kolb stożkowych o pojemności 250 cm3 odmierzono kolejno za pomocą odpowiednich biuret podane w tabeli 1. objętości KIO3 (0,1 mol/dm3), buforu oraz 5 ml skrobi.
(…)
… 0,01 mol/dm3; KIO3 0,1 mol/dm3; KI 0,2 mol/dm3; bufor A pH = 5,17; bufor B pH = 4,79;
Metodyka pomiarów
Do kolb stożkowych o pojemności 250 cm3 odmierzono kolejno za pomocą odpowiednich biuret podane w tabeli 1. objętości KIO3 (0,1 mol/dm3), buforu oraz 5 ml skrobi.
Do zlewek odmierzono z biurety roztworu KI (0,2 mol/dm3) i Na2S2O3 (0,01 mol/dm3).
Kolby stożkowe umieszczono w mieszadle magnetycznym i wlano do nich zawartości zlewek, jednocześnie włączając stoper.
Zatrzymano pomiar czasu w chwili zabarwienia się zawartości kolb na niebiesko. Pomiary przeprowadzono 2 razy.
Opracowanie wyników
Tabela 1. Objętości roztworów (V - objętość).
Roztwór
1
2
3
4
5
6
Kolba stożkowa
V1 / cm3
KIO3
5
10
15
5
5
5
V2 / cm3
Bufor A
55
50
45
42,5
67,5
-
V3 / cm3
Bufor B
-
-
-
-
-
55
V4 / cm3
Skrobia
5
5
5
5
5
5…
…:
.
Analiza możliwych mechanizmów reakcji.
Mechanizm 1
IO3- + H+ HIO3 (szybka równowaga)
I- + H+ HI (szybka równowaga)
HIO3 + HI HIO + HIO2 (reakcja powolna)
następnie szybkie reakcje; Posługując się metodą stanu stacjonarnego można założyć, że:
Zatem:
Wiedząc, że ostatni etap jest reakcją powolną: k3 << k-1 oraz :
Analogiczny tok rozumowania przeprowadzono w stosunku do HI:
k3 << k-2 oraz zatem: .
Szybkość…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)