گزارش کار اثر غلظت برسرعت واکنش

هدف آزمایش:

اثر غلظت برسرعت واکنش

وسایل مورد نیاز:
ارلن، ‌ پی پت، پی ست، کرنوم‌تر، پی ست
مواد مورد نیاز:
محلول پتاسیم یدات۰. ۰۲M، محلول سولفیت سدیم
تئوری:
سینتیک شیمیایی:
سینتیک شیمیایی یا سینتیک واکنش شاخه‌ای از علم است که به مطالعهٔ سرعت فرآیندهای شیمیایی و عوامل موثر بر آن‌ها می‌پردازد.
سرعت واکنش:
عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است
۱- اندازه گیری سرعت واکنش بین ید و استون:
۲- بررسی بعضی از عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی: مانند غلظت و کاتالیزور

هدف آزمایش:

اثر غلظت برسرعت واکنش

وسایل مورد نیاز:
ارلن، ‌ پی پت، پی ست، کرنوم‌تر، پی ست
مواد مورد نیاز:
محلول پتاسیم یدات۰. ۰۲M، محلول سولفیت سدیم
تئوری:
سینتیک شیمیایی:
سینتیک شیمیایی یا سینتیک واکنش شاخه‌ای از علم است که به مطالعهٔ سرعت فرآیندهای شیمیایی و عوامل موثر بر آن‌ها می‌پردازد.
سرعت واکنش:
عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است
۱- اندازه گیری سرعت واکنش بین ید و استون:
۲- بررسی بعضی از عوامل مؤثر بر سرعت واکنشهای شیمیایی: مانند غلظت و کاتالیزور

سرعت واکنش؟
کمیتی مثبت است که میزان تغییر غلظت یکی از واکنش دهنده‌ها یا محصول واکنش را نسبت به واحد زمان (ثانیه، دقیقه، ساعت و...) نشان می‌دهد.
عوامل مؤثر بر سرعت واکنش:
۱- نوع واکنش دهنده
۲- غلظت واکنش دهنده (با افزایش غلظت، سرعت افزایش می‌یابد)
۳- دما (افزایش دما باعث افزایش سرعت می‌شود، گاهی با افزایش ۱۰ درجه، سرعت ۲ تا ۳ برابر می‌شود) دما روی k تاثیر دارد، روی سرعت هم تاثیر می‌گذارد.


K= ثابت سرعت؛ A= فاکتور فرکانس؛ = انرژی فعالسازی
R= ثابت جهانی گاز‌ها؛ T= دما (کلوین)
۴-کاتالیزور (در وجود کاتالیزور واکنش با سرعت بیشتری انجام می‌گیرد)
مثالهایی از واکنش‌های فوق سریع:
تشکیل رسوب نقره کلرید به هنگام مخلوط شدن محلولهای حاوی یون‌های کلرید و نقره
تشکیل آب به محض مخلوط شدن محلول‌های اسید و باز
 

در معادلهٔ شمارهٔ (۲) و نشانهٔ غلظت مولی واکنش دهنده‌های A و B است.
K ثابت سرعت واکنش (rate constant) نامیده می‌شود.
m و n مرتبهٔ واکنش نسبت به واکنش دهنده‌های A و B است.

انرژی فعالسازی واکنش:
حداقل انرژی لازم برای فراهم کردن کمترین تحرک واکنش دهنده‌ها در شروع واکنش است. رابطهٔ بین K (ثابت سرعت)، (انرژی فعالسازی) و T (دما به
 درجهٔ کلوین):
 
 (۳) اگر R (ثابت گاز‌ها) را برابر ۸. ۳۱۴


 J/mol. k در معادلهٔ (۳) قرار دهیم، بر حسب J/mol محاسبه خواهد شد. در عمل با اندازه گیری k یک واکنش در دماهای مختلف می‌توان آن واکنش را از روی منحنی به دست آورد.
در این آزمایش سرعت واکنش بین ید و استون (واکنش ۱) را اندازه گیری می‌کنیم. سرعت این واکنش علاوه بر غلظت ید و استون به غلظت یون هیدروژن نیز بستگی دارد. بر طبق معادلهٔ (۲) رابطهٔ سرعت برای این واکنش عبارت است از:
 (۴)    
              
m و n و p مرتبهٔ واکنش نسبت به استون، ید و یون هیدروژن است.
مرتبهٔ کل واکنش = m + n + p
سرعت این واکنش از تغییرات غلظت به مدت زمان تغییر غلظت به دست می‌آید.
 (۵)        
                             

اگر t زمان لازم باشد تا رنگ محلول مربوط به غلظت اولیه ناپدید شود، سرعت واکنش با استفاده از معادلهٔ (۵) برابر خواهد شد با:
 (۶)
 غلظت اولیهٔ ید است.

می‌توان سرعت واکنش را با تغییر دادن غلظت موارد اولیه تغییر داد.
برای مثال اگر غلظت اولیهٔ استون را نسبت به مخلوط شمارهٔ (I) دو برابر کنیم، اما غلظت ید و را ثابت نگهداریم، معادلهٔ سرعت برای مخلوط شمارهٔ (II) تغییر خواهد کرد. معادلهٔ (۷ب) معادلهٔ سرعت را برای مخلوط شمارهٔ (II) نشان می‌دهد:
تاثیر سرعت روی غلظت با استفاده از روابط ریاضی:
 (۷الف)    
                     
 (۷ب)
                     
از تقسیم دو رابطهٔ (۷) بر یکدیگر می‌توان m (مرتبهٔ واکنش نسبت به استون) را بدست آورد:
 (۸)    
                             
با اندازه گیری سرعت واکنش در مخلوط‌های (I) و (II) می‌توان نسبت سرعت‌ها را که مساوی است پیدا کنیم. سپس معادله را برای محاسبهٔ m از طریق لگاریتم حل می‌کنیم. اگر نسبت عددی را برابر Y فرض کنیم، جواب آن بدین شکل است:
 (۹)
                                  
به روش مشابه نیز می‌توانیم مرتبهٔ واکنش را نسبت به غلظت یون و تعیین کنیم. سپس با داشتن مرتبهٔ هر واکنش دهنده، غلظت آن‌ها و سرعت واکنش و K را بدست آوریم.
روش کار:
ابتدا درهرمرحله مقدارپتاسیم یدات وآب مقطر رادرارلن بریزید، سپس بااضافه کردن مقدار سولفیت سدیم (نشاسته) کرنومترراآغاز وباکدر شدن محلول (نشانه پایان واکنش) کرنومتررامتوقف وزمان رایادداشت کنید. این کاررابرای مراحل با غتظت‌های متفاوت پتاسیم یدات انجام دهید ونتایج رایادداشت کنید.

جدول حاصل از آزمایش:
واکنش ۴    واکنش ۳    واکنش ۲    واکنش ۱   
۴۰    ۲۰    ۱۵    ۱۰    پتاسیم یدات (ml)
۵۰    ۷۰    ۷۵    ۸۰    سولفیت سدیم (ml)
۱۰    ۱۰    ۱۰    ۱۰    آب مقطر (ml)
۳۴    ۷۰    ۹۲    ۱۴۳    زمان واکنش (s)


جدول حاصل از محاسبات:

lnCA/CA.     CA/CA.     K
 (۱/s)
    R
 (mol/m۳. s)     t
 (s)     CA. =. [KIO۳]
 (mol/Lit)     CA= [KIO۳]
 (mol/Lit)
۲. ۳-    ۰. ۱    ۰. ۰۱۶    ۰. ۰۱۳    ۱۴۳    ۰. ۰۲    ۰. ۰۰۲
۱. ۸۹-    ۰. ۱۵    ۰. ۰۲    ۰. ۰۳۲    ۹۲    ۰. ۰۲    ۰. ۰۰۳
۱. ۶-    ۰. ۲    ۰. ۰۲۲    ۰. ۰۵۷    ۷۰    ۰. ۰۲    ۰. ۰۰۴
۰. ۹۱-    ۰. ۴    ۰. ۰۲۶    ۰. ۲۳۵    ۳۴    ۰. ۰۲    ۰. ۰۰۸

 
منابع و مآخذ:

http: //chemistry-dept. talif. sch. ir/
http: //edu. tebyan. net/ http: //daneshnameh. roshd. ir/