Kinetyka reakcji inwersji sacharozy - wykład

Kinetyka reakcji inwersji sacharozy
Skład zespołu:
1. Brzuska Dorota
2. Cechniak Jakub
3. Osuch Jakub
Data: 15 marca 2013
Prowadzący ćwiczenie:
Dr inż. Tomasz Kliś
Ocena i podpis prowadzącego:
1. Cel ćwiczenia
Wyznaczyć stałą szybkości oraz energię aktywacji reakcji inwersji sacharozy.
2. Aparatura i odczynniki
2.1. Sprzęt:
- polarymetr półcieniowy,
- ultratermostat U10,
- zlewka o pojemności 150 cm3,
- cylinder o pojemności 50 cm3 (2 szt.),
- rurki (2 szt.) do pomiarów kąta skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego badanej
substancji (jedna z nich termostatowana), - waga półtechniczna,
- stoper,
- zlewka.
2.2 Odczynniki:
- sacharoza,
- kwas solny HCl (4M),
- woda destylowana.
3. Wykonanie ćwiczenia
W 50 ml wody destylowanej rozpuszczono odważkę 15 g sacharozy.
Ustawiono termostat na temperaturę o 10 stopni wyższą od temperatury otoczenia. Włączono lampę sodową.
Zmieszano 20 ml kwasu oraz 20 ml roztworu sacharozy, wymieszano i otrzymanym roztworem wypełniono rurkę polarymetryczną. Umieszczono ją następnie w polarymetrze. Odczytano początkową wartość kąta skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego. Odczytywano kąt skręcania co 5 minut w ciągu 80 minut. Pomiary przeprowadzono w temperaturze otoczenia T1=23,0 °C.
Roztwór do drugiej serii pomiarów przygotowano analogicznie jak do pierwszej. Wypełnioną roztworem rurkę polarymetryczną, z płaszczem grzejnym, umieszczono w polarymetrze. Odczytywano kąt skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego co 2 minuty w ciągu 30 minut. Pomiary przeprowadzono w temperaturze T2=33,0 °C o 10 stopni wyższej od temperatury otoczenia.
4. Opracowanie wyników
4.1. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji w temperaturze T1=23,0 °C Tabela 1. Pierwsza seria pomiarów, T1=23,0 °C
Nr
t/min
α(t)/°
α (t)-α(t+Δ1)/°
ln(α-α(t+Δ1))
1
0
15,15
17,55
2,865
2
5
9,50
12,60
2,534
3
10
5,50
9,50
2,251
4
15
3,25

(…)

…:
gdzie:
t0,95; n-2 - wartość odczytana z tablic t-Studenta przyjmując poziom ufności α = 0,05 i n-2 stopni swobody:
t0,95; n-2 = 2,262.
Po podstawieniu do wzoru otrzymano:
Stała szybkości reakcji w temperaturze T1 wynosi:
k1 = 0,065 0,007 min-1 4.2. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji w temperaturze T2=33,0 °C
Druga seria pomiarów została przeprowadzona w temperaturze T2 = 33,0 °C. Otrzymane wyniki zestawiono…
… obliczono z poniższych wzorów:
gdzie: t0,95; n-2 - wartość odczytana z tablic t-Studenta przyjmując poziom ufności α = 0,05 i n-2 stopni swobody.
Z tablic rozkładu t-Studenta odczytano:
t0,95; n-2 = 2,447
Ostatecznie otrzymano:
Stała szybkości reakcji w temperaturze T2 wynosi:
4.4. Wyznaczenie wartości energii aktywacji reakcji
Do wyznaczenia energii aktywacji wykorzystano równanie Arrheniusa:
gdzie:
k…
… - stała szybkości reakcji,
EA- energia aktywacji,
A - czynnik przedwykładniczy,
R - stała gazowa równa 8,31441 J∙K-1∙mol-1,
T - temperatura [K] dla której dana jest stała k.
Dysponując dwiema stałymi szybkości reakcji dla dwóch różnych temperatur wyliczono energię aktywacji z poniższego wzoru:
Niepewność energii aktywacji wyznaczono metodą różniczki zupełnej:
Δ gdzie:
zi- zmienne, ∆ zi- niepewności…
... zobacz całą notatkę