18, ANALITYKA CHEMICZNA- UŁ, Rok II, Fizyczna II, Instrukcje

//-->.pos {position:absolute; z-index: 0; left: 0px; top: 0px;}Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu ŁódzkiegoWpływ rodzaju kwasu na szybkość inwersji sacharozyćwiczenie nr 18opiekun ćwiczenia: dr A. PietrzakZakres zagadnień obowiązujących do ćwiczenia1. Polaryzacja światła.2. Substancje optycznie czynne, prawo Biota.3. Typy i zasady działania polarymetrów.4. Równania kinetyczne; kinetyka reakcji pierwszo- i drugorzędowych.5. Cząsteczkowość a rzędowość reakcji chemicznych.6. Metody wyznaczania rzędowości reakcji.7. Reakcje odwracalne, następcze i równoległe.8. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych.9. Teoria zderzeń aktywnych i aktywnego kompleksu.Literatura1. Praca zbiorowa pod red. Woźnickiej J. i Piekarskiego H.,Ćwiczenia laboratoryjnez chemii fizycznej,Wydawnictwo UŁ, Łódź 2005.2. Sobczyk L., Kisza A., Gatner K., Koll A.,Eksperymentalna chemia fizyczna,PWN,Warszawa 1982.3. Brdička R.,Podstawy chemii fizycznej,PWN, Warszawa 1970.4. Praca zbiorowa pod red. Basińskiego A.,Chemia fizyczna,PWN, Warszawa 1980.5. Atkins P. W.,Chemia fizyczna,Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001.6. Sobczyk L. i Kisza A.,Chemia fizyczna dla przyrodników,PWN, Warszawa 1977.Opracowanie ćwiczenia: dr L. BartelCelem ćwiczenia jest wyznaczenie stałych szybkości inwersji sacharozy w środo-wisku HCl (c = 1 mol dm-3) i H2SO4(c = 0,5 mol dm-3), wyjaśnienie katalitycznegowpływu kwasu na przebieg badanej reakcji oraz oznaczenie jej rzędowości.Układ pomiarowyDo pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego przez substancjęoptycznie czynną służy polarymetr półcieniowy Lippicha (rys. 1).Rys.1. Układ optyczny polarymetru półcieniowegoUkład optyczny polarymetru półcieniowego Lippicha składa się z następujących części:źródło światła−lampa sodowa (1), polaryzator (2), pryzmaty półcieniowe Lippicha (3),przesłona (4), rurka polarymetryczna (5), analizator (6), okular−luneta (7), obrazw okularze (8). W celu zwiększenia dokładności oznaczeń kąta skręcenia stosuje siętrójpolowe polarymetry Lippicha. Trójdzielność pola widzenia uzyskuje się przezumieszczenie za polaryzatorem dwóch półpryzmatów. Obraz w okularze trójpolowegopolarymetru Lippicha przedstawia rysunek 4.Rys. 2. Obraz w okularze trójpolowego polarymetru LippichaPomiar kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła przez substancję optycznieczynną umieszczoną w rurce polarymetrycznej pomiędzy polaryzatorem a analizatorem,polega na odczycie wartości kąta na noniuszu i skali sprzężonej z analizatorem, przyustawieniujednakowej jasności trzech sąsiadujących ze sobą pól,na które jestpodzielone pole widzenia w okularze polarymetru. Pomiary polarymetryczne wykonujesię używając jako źródła światła monochromatycznego lampy sodowej.2Odczynniki chemiczne i sprzęt laboratoryjny:sacharoza, HCl (c = 1 mol dm-3), H2SO4(c = 0,5 mol dm-3),3 cylindry miarowe (100 cm3), 3 kolbki Erlenmayera (100 cm3), zlewka (150 cm3),naczyńko wagowe.Wykonanie ćwiczenia i przedstawienie wyników pomiarówPrzed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy włączyć lampę sodową do siecielektrycznej w obecności prowadzącego zajęcia. Czas nagrzewania lampy sodowejwynosi około 15 minut.1. Odważyć w naczyńku wagowym 20 g sacharozy i rozpuścić ją w 100 cm3wodydestylowanej (roztwór podstawowy).2.Do jednej z erlenmajerek wlać 30 cm3podstawowego roztworu sacharozy, dodać30 cm3wody destylowanej i roztworem tym napełnić pierwszą rurkę polarymetrycz-ną (1) w taki sposób, aby pod szkiełkiem nie pozostawić pęcherzyka powietrza..3.Zmierzyć trzykrotnie kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji tego roztworu za pomo-cą polarymetru i obliczyć wartość średniąα.Do drugiej erlenmajerki wlać 30 cm3podstawowego roztworu sacharozy i dodaćszybkotaką samą objętość (30 cm3) roztworu HCl, włączając jednocześnie stoper.Roztwór dokładnie wymieszać i napełnić nim rurkę polarymetryczną (2).4.5.Napełnioną tym roztworem rurkę polarymetryczną umieścić w polarymetrzei w chwilit= 10 min czasu trwania reakcji odczytać kąt skręcenia płaszczyznypolaryzacjiαt.6.Powtórzyć czynności opisane w punktach 4–5 przy sporządzaniu roztworusacharozy katalizowanego przez roztwór H2SO4w trzeciej erlenmajerce .Pomiary kąta skręceniaαtdla roztworu sacharozy katalizowanego przez roztwórHCl (2) i H2SO4(3) wykonać kolejno co 10 minut.Dla każdego czasu t dokonać co najmniej trzy odczyty kąta skręcenia płaszczyznypolaryzacjiαt,a do obliczeń używać wartości średniej.Uwaga! Czas podany jako 10 minut jest czasem orientacyjnym. Zapisujemy czasfaktyczny trwania przeprowadzanej reakcji.7.8. Uzyskane wyniki zamieścić w poniższych tabelach.3Tabela wynikówKatalizator: HCl (c = 1 mol dm-3)t[min]1020..105t[s]αt[o]lnα−α∞αt−α∞kobl[s-1]kobl[s-1]kgraf[s-1]knum[s-1]Tabela wynikówKatalizator: H2SO4(c = 0,5 mol dm-3)t[min]1020..105t[s]αt[o]lnα−α∞αt−α∞kobl[s-1]kobl[s-1]kgraf[s-1]knum[s-1]Temperatura otoczeniatp[oC]Dlat= 0 kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła wynosiα.Dlat→∞kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła wynosiα∞.Opracowanie i dyskusja wyników pomiarów1. Kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji światła w momencie zakończenia reakcjiinwersjiα∞obliczyć z następującej zależności empirycznej:α∞= −α(0,44−0,005tp)gdzie:tp−temperatura pomiaru wyrażona w stopniach Celsjusza.42. Na podstawie otrzymanych wartościα,αt,α∞obliczyć wartośćlnα−α∞i stałąαt−α∞szybkościkobldla poszczególnych pomiarów w obu seriach badań korzystając zzależności:k=1α−α∞lntαt−α∞(1)3.Z uzyskanych wartościkoblwyznaczyć średnią wartość stałej szybkości reakcjiinwersjikobldla każdego z katalizatorów.W obliczeniach uwzględnić czas trwania reakcji t wyrażony w sekundach.4. Sporządzić wykres zależnościlnα−α∞jako funkcji czasutdla obu roztworówαt−α∞zawierających różne katalizatory, wykorzystując dane zebrane w tabelach wyników.Można zastosować następującą skalę: dla współrzędnejx = tprzyjąć 1000 s = 2 cm,zaś dla współrzędnejy=lnα−α∞przyjąć 0,02 = 1 cm.αt−α∞5. Metodą graficzną wyznaczyć współczynniki kierunkowe otrzymanych prostych,które są w tym przypadku równe stałym szybkościkgraf. Uzyskane proste opisujebowiem zależność typuy = bx, na co wskazuje przekształcona postać równania (1):.lnα−α∞=ktαt−α∞(2)6. Stałe szybkości reakcji obliczyć również metodą najmniejszych kwadratów w celuuzyskaniaknum.7. Otrzymane wartości stałych szybkości inwersji sacharozy:kobl,kgraf,, knumdla obuserii pomiarów zamieścić w tabelach wyników i porównać je między sobą.8. Na podstawie porównania wartości stałych szybkości i danych zawartych w tabeliwyników wyjaśnić, który z kwasów (HCl czy H2SO4) jest lepszym katalizatoremi dlaczego.9. Do sprawozdania dołączyć wykresy wykonane na papierze milimetrowym.5

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

hannaeva.xlx.pl