Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule (0)

Eksperimentaalne  töö 1 
Ainete kontsentratsiooni muutuse mõju tasakaalule 
Töö ülesanne ja eesmärk 
Eksperimentaalse  töö ülesandeks  oli  kasutada  Le Chantelier’  printsiipi ,  milleks  on reaktsiooni 
tasakaalu  nikumise   uurimine   lähtainete  ja saaduste  kontsentratsiooni  muutumisel. 
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja  kemikaalid  
Töövahendid: katseklaaside  komplekt; 
Kemikaalid: FeCl3 ja NH4SCN  küllastatud    lahused ,  tahke  NH4Cl. 
Kasutatud  uurimis - ja analüüsimeetodid ja metoodika 
Kirjutasin   välja   tasakaalukonstandi    avaldise   lahuste  vahelisele  reaktsioonile: 
FeCl3(aq) + 3NH4SCN(aq) ↔ Fe(SCN)3(aq) + 3NH4Cl(aq) 
Tuli  uurida,  millises  suunas  nihkub  tasakaal  kui  suurendada  kontsentratsioone  a)  FeCl3  
b) NH4SCN ja c) NH4Cl. Hindasin,  millise  kontsentratsiooni  suurendamine  mõjutab  tasakaalu 
enim  ja  kontrollisin  seda  katseliselt.  Võtsin  keeduklaasi  20  ml  destilleeritud  vett  ja  lisasin  2 
tilka  küllastatud  FeCl3 lahust  ja 2 tilka  NH4SCN lahust.  Segasin  hoolikalt  ja jagasin  tekkinud 
punase  lahuse  võrdselt  nelja  katseklaasi.  Edasi  võrdlesin  reaktsiooni  tasakaalu   nihkumist  
lahuse  värvuse  muutumise  järgi. 
Lahuse  punane  värvus  on  tingitud  reaktsioonil  tekkivast  raud(III)tiotsüanaadist,  kus  värvi 
intensiivsus  oleneb  tema  kontsentratsioonist.   
 
 
 
1 
 
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs 
Katsed viin   läbi   lahustega   ja teen  sellest  järeldused. 
Esimese  katseklaasi  jätsin  võrduseks.  Teise  katseklaasi  lisasin  kaks tilka  FeCl3 lahust.  Katsest 
selgust,  et tasakaal  liikus  paremale  poole ja lahuse  värvus  muutus  tumedamaks. 
Kolmandasse  katseklaasi  lisasin  kaks tilka  NH4SCN lahust.  Katsest tuli  välja,  et tasakaal  liik us 
paremale  ja  lahus  oli   tumedam   võrreldes  esimese  katseklaasiga,  kuid  värvimuutus  oli  siiski 
väiksem  võrreldes  FeCl3 lisamisega. 
Neljandasse   katseklaasi  lisasin  tahket  NH4Cl ja loksutasin  tugevasti.  Sellest  katsest  selgus,  et 
lahuse  värvus  muutus  palju  heledamaks  ning  tasakaal  liikus  lähteainete  suunas. 
Tasakaalukonstandi  avaldise  põhjal  hindan,  kas  NH4SCN  või  FeCl3  kontsentratsioo ni 
suurendamine  mõjutab  tasakaalu  enim.  Tasakaalukonstantdide  järgi  saab järeldada,  et  FeCl3 
mõjutas  tasakaalu  rohkem,  kuna  NH4SCN molaarne  kontsentratsioon  on väiksem.  Ka saab seda 
järeldada  selle  järgi,  et  katse  käigus  muutus  lahuse  värvus  tumedamaks  punaseks  FeCl3 
lisamisel,  kui  NH4SCN korral. 
Kokkuvõte 
Eksperimentaalse  töö eesmärgiks  oli  uurida,  kuidas  nihkub  reaktsioonis  tasakaal  lähteainete  ja 
saaduste  kontsentratsiooni  muutumisel.  Katse  tulemusena  selgus,  et  reaktsioonis  nihkub 
tasakaal  paremale,  kui  muuta  lähteainete  kontsentratsiooni  ehk  lisades  NH4SCN või  FeCl3 
lahust.  Samas  kui  muuta  saaduste  kontsentratsiooni  ehk  lisada  NH4Cl  nihkub  tasakaal 
reaktsioonis  vasakule. 
 
 
2 
 
Eksperimentaalne  töö 2 
Reaktsioonikiiruse  sõltuvus  lähteainete kontsentratsioonist ja 
temperatuurist 
Töö ülesanne ja eesmärk 
Teise  eksperimentaalse  töö  eesmärgiks  oli  reaktsioonikiirust  mõjutavate  tegurite  mõju 
uurimine,  reaktsiooni  järgu  määramine  ja graafikute  koostamine. 
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid 
Töövahendid:  Büretid,  katseklaaside  komplekt  (8  tk),  kummikork,  pesupudelid,  suurem 
keeduklaas ,   termomeeter   ja  elektripliit . 
Kemikaalid: 1% Na2S2O3 lahus  ja 1% H2SO4 lahus. 
Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ja metoodika 
Tuli 
uurida 
reaktsioonikiiruse 
sõltuvust 
reageerivate 
ainete 
kontsentratsioonist 
ja 
temperatuurist,  mida  vaadeldi  väävelhappe  ja naatriumsulfaadi  vahelise  reaktsiooniga: 
Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2 + S ↓ 
Selles  reaktsioonis  tekkiv  hägune  väävlisade  on  hõlpsasti  jälgitav  ning  suhteliselt  lahjade   
(~  1%)  lahuste  korral  on   ajavahemik   lahuste  kokkuvalamise  hetkest  kuni   hägu    tekkimis  e ni 
mõni  minut. 
Töö õnnestumise  eelduseks  oli   puhtus .  Pesin  enne  töö algust  katseklaase  hoolikalt  kraanivee, 
harjaga  ja loputasin  neid  2-3 korda destilleeritud  veega.  Sama  tuli  teha  kahe katse vahel  ja töö 
lõpul.   Tähelepanelikkus   oli  samuti  tähtis,  et õige  lahus  valada  õigesse  büretti. 
 
 
3 
 
Katse 1 
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist 
Katse  alguses  jagasin  kaheksa  katseklaasi  neljaks  paariks.  Ühte  katseklaasi  igast  paarist  oli 
väävelhappelahus ,  teises  naatriumtiosulfaadilahus,  mille  kontsentratsiooni   paariti   erines.  
Täitsin  neli  katseklaasi  6  cm3  (ml)  H2SO4  lahusega.  Järgnevalt,  et  saada  erineva 
kontsentratsiooniga   Na2S2SO3 lahused  täitsin  katseklaasid  järgmiselt:  I  katseklaasi  6  cm3  
Na2S2SO3 ; II 4 cm3 Na2S2SO3 lahust  ja 2 cm3 destilleeritud  vett;  III 3 cm3 Na2S2SO3 lahust  ja 
3 cm3 vett,  IV 2 cm3 Na2S2SO3 lahust  ning  4 cm3 vett.   
Katses  tuli  mõõta  aega  lahuste  kokkuvalamise  momendist  hetkeni,  mil  lahuses  tekib  hägu. 
Selleks  võtsin  esimese  paari,   valasin   lahused  ühte  katseklaasi  kokku,  sulgesin  katseklaasi 
korgiga   ja segasin  katseklaasi  kiiresti  paar korda ümber  pöörates. Samal   momendil   fikseeris in 
stopperiga  katse  alguse  ning  hägu  tekkimisel  katse lõpu.  Sama   tegin   kõikide  teiste  paaridega. 
Mõõdetud  ajavahemikud  on fikseeritud  tabelis  1 ja joonisel  1. 
Tabel 1 Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2SO3 kontsentratsioonist 
Katseklaaside 
Na2S2SO3 
H2O  
Na2S2SO3 
Aeg  
Reaktsiooni- 
paar 
maht  
maht  
suhteline 
τ  
kiirus v=1/ τ 
cm3 
cm3 
kontsentratsioon 
min 
min-1 
1 
6 
0 
6 
1,15 min 
0,87 min-1 
2 
4 
2 
4 
1,4 min 
0,71 min-1 
3 
3 
3 
3 
1,55 min   
0,65 min-1 
4 
2 
4 
2 
2,4 min 
0,42 min-1 
 
Joonis 1 Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2SO3 kontsentratsioonist 
0.9
1
1-n
0.7
i 0.8
m
0.6
 , 0.6
 v
0.4
s
uri 0.4
i
kino 0.2
oist 0
k
a
0
2
4
6
8
er
Na2S2SO3  suhteline  kontsentratsioon
 
4 
 
Katse 2 
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist 
Katse alustamiseks  tuli  võtta taas neli  paari katseklaase.  Katseklaaside  eristamiseks  märgista s in 
need,  ühtemoodi  Na2S2SO3 omad ja  teistmoodi  väävelhappelahusega.  Täitsin  ühe  katseklaasi 
igast  paarist  4 cm3  väävelhappelahusega  ja teise  4 cm3  Na2S2SO3 lahusega.  Järgnevalt  täitsin 
poolenisti  veega  ühe suurema  keeduklaasi  ning  asetasin  sinna  kõik katseklaasid  ja termomeetr i. 
Siis  tõstsin  keeduklaasi  koos  katseklaasidega   elektripliidile  ning  hakkasin  jälgima  temperatuur i 
tõusu.  Katsed sooritasin    temperatuuridel   30 °C, 40 °C, 50 °C ja 60 °C.  
Kui  temperatuur  jõudis  ~32  °C-ni,  tõstsin  keeduklaasi  koos  katseklaasidega  pliidilt  maha, 
võtsin  esimese  paari  katseklaase,  valasin  lahused  kokku,  segasin  kiiresti  ning  asetasin 
katseklaasid  kohe sooja vette  tagasi.   Mõõtsin   aja lahuste  kokkuvalamise  momendist  kuni  hägu 
tekkimiseni.  Seejärel  asetasin  keeduklaasi  uuesti   pliidile   ning  tõstsin  temperatuuri  ~42 °C-ni. 
Järgnevalt  võtsin  keeduklaasi  taas  pliidilt  ning  kordasin  katset  järgmise  lahustepaar iga. 
Samamoodi  tegin  kõikide  nelja  katseklaasiga.  Tähelepanu  tuli  pöörata sellele,  et hägu  teket tuli 
jälgida  sooja vee  sees. Katsetulemused  on  fikseeritud  tabelis  2 ja joonisel  2. 
Tabel 2 Reaktsioonikiiruse sõltuvus  temperatuurist 
Katseklaaside 
Katse 
Aeg 
Reaktsioonikiirus 
paar 
temperatuur 
τ  
v= 1/ τ 
 t °C 
min 
min-1 
1 
30 °C 
0,46 min 
2,2 min-1 
2 
40 °C 
0,25 min 
4 min-1 
3 
50 °C 
0,12 min 
8,3 min-1 
4 
60 °C 
0,1 min 
10 min-1 
Joonis 2 Reaktsiooikiiruse sõltuvus katse temperatuurist 
10
1
8
 -
ni 6
m  4
,v 2
0
30
40
50
60
t, °C
 
5 
 
Leian  reaktsiooni  keskmise  temperatuuriteguri  γk.  Selleks  leian  van’t   Hoffi   reegli  põhjal 
temperatuuritegurid  kolmele  temperatuurivahemikule  eraldi  ja siis  võtan   nendest   keskmise. 
𝑡2−𝑡1
𝑡2−𝑡1
𝑉
𝛾
𝑉
𝑡
1 + 𝛾2 + 𝛾3
10
10
2
𝑡
= 𝑉 ∗ 𝛾
→ 𝛾
             𝛾
 
2
𝑡1
𝑉
𝑘 =
𝑡
3
1
Temperatuurivahemik   30…40 °C 
40°−30°
4 𝑚𝑖𝑛−1
𝛾
10
1
=  
= 1,8 
2,2 𝑚𝑖𝑛−1
 
Temperatuurivahemik  40…50 °C 
 
50°−40°
8,3 𝑚𝑖𝑛−1
𝛾
10
1
=  
= 2,1 
4 𝑚𝑖𝑛−1
 
Temperatuurivahemik  50…60 °C 
 
60°−50°
10 𝑚𝑖𝑛−1
𝛾
10
1
=  
= 1,2 
8,3 𝑚𝑖𝑛−1
 
Keskmine 
 
1,8 𝑚𝑖𝑛−1 + 2,1 𝑚𝑖𝑛−1 + 1,2 𝑚𝑖𝑛−1
𝛾𝑘 =
= 1,7 𝑚𝑖𝑛−1 
3
 
Kokkuvõte ja järeldused 
Eksperimentaalse  töö  eesmärk  oli  uurida  erinevate  tegurite  mõju  reaktsioonikiiruse le, 
reaktsiooni  järgu  määramine  ja graafikute  koostamine.  Reaktsioonikiirus  on seda suurem,  mida 
suurem  on Na2S2O2 kontsentratsioon.  See  reaktsioon   on 1. järku  Na2S2O2 suhtes. Temperatuur i 
tõstmisel  10 ºC võrra  tõuseb  uuritud  reaktsiooni  kiirus  1,7 korda. 
 
 
 
 
 
 
6