Зертханалық жұмыс № 5
ЙОДСУТЕК ҚЫШҚЫЛЫНЫҢ СУТЕК АСҚЫН ТОТЫҒЫМЕН ТОТЫҒУ КИНЕТИКАСЫН ЗЕРТТЕУ
Жұмыстың мақсаты: әртүрлі екі температурадағы реакция жылдамдығының константасын анықтау; активтену энергиясын есептеу.
ҚЫСҚАША ТЕОРИЯЛЫҚ МӘЛІМЕТТЕР
Йодсутек қышқылының тотығу реакциясы гомогенді катализге мысал болып табылады. Реакция аммоний молибдаты ерітіндісінің бірнеше тамшысын қосу барысында жылдамдығы артады. Йодсутек қышқылы натрий иодиді мен күкірт қышқылы әрекеттескенде түзіледі:
2NaI + H2SO4 = 2HI + Na2SO4 (1)
Йодсутек қышқылы сутек пероксидімен тотығуы нәтижесінде йод бөлінеді:
2 HI + H2O2 = I 2 + 2 H2O (2)
Сутек пероксидінің шығымын бөлінген йодтың мөлшері арқылы анықтауға болады, оны крахмал қатысында натрий тиосульфатымен титрлейді:
I 2 + 2 Na2S2O3 = 2 NaI + 2 Na2S4O6 (3)
Іс жүзінде реакция тез жүреді, сондықтан суммарлық процесс жылдамығы баяуырақ реакция жылдамдығымен анықталады (2). Натрий тиосульфатымен йодты титрлеу процесінде натрий иодиді бастапқы қалпына қайтып келеді, NaI мен HI концентрациялары іс жүзінде тұрақты, сәйкесінше реакция жылдамдығы (2) тек H2O2 концентрациясымен анықталады. Йодсутекті сутек асқын тотығымен тотықтыру процесі бірінші ретті кинетикалық теңдеумен өрнектеледі:
 , (4)
мұндағы с0, с – бастапқы уақыт моменті мен реакция басталғаннан τ уақыт өткеннен кейінгі концентрация. Тәжірибе жүзінде реакция келесідей жүзеге асырылады. Белгілі температурада реакциялық қоспаға (NaI + H2SO4) белгілі көлемдегі сутек асқын тотығы – V0(H2O2) мен натрий тиосульфатының – V(Na2S2O3) ерітінділерін қосса, ал крахмал ерітіндісін индикатор ретінде қосады. Қоспаны жақсылап араластырып, көк түстің пайда болған моментін (τ1) белгілеп алады. Осы моментте барлық тиосульфат йодпен әрекеттеседі және қалған сутек асқын тотығының мөлшері:
 . (5)
Сәйкесінше, (4) теңдеуді түрлендірсек:
 . (6)
Үстіне тағы да натрий тиосульфатының жаңа порциясын қосып, көк түстің пайда болған моментін (τ2) белгілеп алады. Осылайша 5-6 рет тәжірибе жүргізіп, әрбір тәжірибе нәтижесі бойынша k мәнін есептейді. Аналогиялық тәжірибені 5-6 рет басқа температурада да жүргізеді.
Құралдар мен реактивтер: сулы термостат, 00С-тан 500С-қа дейінгі термометр бөлу бірлігі 0,10, секундомер, 200см3 және 50см3 екі колба, 25мл-лік бюретка, 100см3–лік цилиндр, 5 және 10 см3–лік екі пипетка, ерітінділер: NaI (0,03моль/дм3), H2SO4 (2 моль/дм3), H2O2 (0,025 моль/дм3), Na2S2O3 (0,025 моль/дм3); катализатор (NН4)2МоО4 (1 моль/ дм3); крахмал ерітіндісі (0,5 %).
Жұмысты орындау реті
200мл-лік колбаға 100 см3 NaI ерітіндісі мен 5 см3 H2SO4 ерітіндісін құяды. 50 см3-лік екінші колбаға 10 см3 H2O2 (V H2O2) ерітіндісін құяды. Екі колбаны берілген температурада термостатқа салады. Бюретканы Na2S2O3-пен титрлеген ерітіндімен толтырады. 10 минуттан соң, ерітінділер берілген температураны қабылдағаннан кейін оларды бірге төгеді де үстіне бюреткадан 1 см3 тиосульфат ерітіндісі мен 5 тамшы крахмал ерітіндісін қосады. Колбаларды жақсылап араластырып, секундомерді қосып, көк түстің пайда болған уақытын (τ1) жазып алады. Тезірек тағы да 1см3 тиосульфат ерітіндісін қосып, ерітіндіні араластырып, қайтадан көк түстің пайда болған уақытын (τ2) жазып алады. Осылайша секундомерді өшірмей 1 см3 Na2S2O3 ерітіндісін қосып, 4 рет қайталаймыз. Реакцияны аяғына дейін тезірек жүруі үшін реакциялық қоспаға 5 тамшы аммоний молибдаты ерітіндісін қосады. Бөлінген йодты сол бюреткадағы тиосульфатпен ерітінді түссізденгенше титрлейді. Натрий тиосульфаты ерітіндісінің жұмсалған жалпы көлемі (V0 Na2S2O3) реакцияны аяғына жеткізуге алынатын сутек асқын тотығы ерітіндісі көлеміне эквивалентті. H2O2 концентрациясын келесі теңдеу бойынша есептейді:
 , (7)
Алғашқы тәжірибе температурасынан 10-150С айырмашылығы бар басқа температураларда да осындай 6 тәжірибе жасауға болады.
Тәжірибе нәтижелерін өңдеу
Өлшеулер нәтижелерін 1-кестеге толтырады. Әрбір уақыт моменті үшін (4) теңдеу бойынша реакция жылдамдығы константасын және әрбір берілген екі температураның kорташа мәнін, (8) теңдеу бойынша активтену энергиясын есептеу қажет, k өлшемі (жылдамдық константасының) мен Ea (активтену энергиясы) мәндерін табу қажет.
 (8)
Кесте 1 – Тәжірибе нәтижелері
№ тәжірибе
|
Тәжірибенің басталуына қажет Н2О2 көлемі (V0 H2O2 ), см3
|
Қосылған Na2S2O3 көлемі (V0 Na2S2O3 ), см3
|
Түстің пайда болу уақыты (τ1), мин.
|
k
|
Температура – t1
|
1
|
|
|
|
|
Температура – t2
|
1
|
|
|
|
|
* №1 тәжірибеге қажет Н2О2 көлемі 10 см3–ке тең. Келесі тәжірибелерге қажет Н2О2-көлемін V0 (H2O2) келесі формула бойынша есептейді:
V0 (H2O2) = V (H2O2) -  (9)
Достарыңызбен бөлісу: |
