Ainete kontsentratsiooni muutuste mõju tasakaalule (0)

Eksperimentaalne töö 1
Ainete kontsentratsiooni muutuste mõju tasakaalule

Töö eesmärk

Le Chatelier ' printsiip – reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.

Kasutatud töövahendid, mõõtmeseadmed ja kemikaalid

Katseklaaside komplekt, FeCl3 ja NH4SCN küllastunud lahused , tahke NH4Cl

Sissejuhatus

Keemilised protsessid võib jaotada pöörduvateks ja pöördumatuteks. Pöördumatud protsessid kulgevad alati ühes suunas praktiliselt lõpuni, (nt mitmed reaktsioonid, mille käigus üks seadustest( gaas ,sade) eraldub süsteemist ). Pöörduvad reaktsioonid kulgevad mõlemas suunas
Keemiline tasakaal – ajaühikus ei muutu enam ühegi aine kontsentratsioon. Protsessid pole lõppenud, vaid sulguvad vastassuundades ühesuguse kiirusega.
Tasakaalukontstant sõltub temperatuurist, mitte reageerivate ainete kontsentratsioonist
Le Chatelier’ printsiip – Tingimuste muutmine tasakaausüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele.

• Kontsentratsioon – kui lisatakse lähteaineid, liigub tasakaal produktide suunas, Kui lisatakse produkte, liigub tasakaal ähteainete suunas. Kui vähendada mingit ainet, liigub tasakaal sinna poole, kus ainet vähemaks jäi.
  
• Temperatuur – Tõstmine nihutab tasakaalu endotermilise reaktsiooni suunas. Alandades temperatuuri, liigub tasakaal eksotermilise reaktsiooni suunas.
  
• Rõhk – Kehtib ainult gaasiliste ainete puhul. Kui rõhku tõstetakse, liigub tasakaal sinna poole, kus on väiksem arv gaasi molekule.
  

Reaktsioonikiirus näitab reageerivate ainete kontsentratsiooni muutust ajaühikus. [mol/dm3*s]
Temperatuuri tõstmine 10 C võrra suurendab reaktsioonikiirust kaks kuni neli korda.
Vt1 – reaktsiooni kiirus temperatuuril t1
Vt2 – Reaktsiooni kiirus temperatuuril t2
reaktsiooni temperatuuritegur (
Katalüsaatorid – tõstavad reaktsiooni kiirust
Inhibiitor – aeglustavad reaktsiooni

Töö käik

Raud(III) kloriid ja NH4SCN tasakaalukonstant
FeCl3 + 3NH4SCN Fe(SCN)3 + 3NH4Cl
Anda hinnang, kuidas nihkub tasakaal järgmistel juhtudel:

FeCl3 kontsentratsiooni suurendamine – saaduseid ehk produkte tekib rohkem

NH4SCN kontsentratsiooni suurendamine – produkte tekib rohkem

NH4Cl – Kontsentratsiooni suurendamine – lähteaineid tekib juurde
Kontrollisin tasakaalu katseliselt. Selleks võtsin keeduklaasi 20 ml destilleeritud vett ja lisasin 2 tilka küllastunud FeCl3 lahhust ning 2 tilka NH4SCN lahust. Segasin hoolikalt ning jagasin tekkinud punase lahuse 4 katseklaasi vahel võrdselt silma järgi ära. Ligikaudu 5 ml ühte katseklaasi.
Lahuse punane värvus on tingitud raud (III)tiotsünaadist. Muutust on lihtne jälgida värvi muutumise tagajärjel.

Esimene katseklaas jäi võrdluseks.

Teise katseklaasi lisasil 2 tilka FeCl3 lahust. Lahus läheb tumedamaks ehk saadust tekib rohkem.

Kolmandasse katseklaasi lisasin 2 tilka NH4SCN lahust. Lahuse värv on väga lähedane teise katseklaasi lahuse värvile.

Neljandasse katseklaasi lisasin tahket NH4Cl ja loksutasin tugevasti. Lahus läks heledamaks, kui see oli algselt. Toimus vastupidine reaktsioon ehk lähteaineid tekkis rohkem.

Järeldus

Kui valmis segatud segule lisati juurde lähteaineid, liikus tasakaal saaduste poole, kuna lahuses oli molekule, mis said veel omavahel reageerida.
Kui segule lisati ühte produktidest, toimus silmaga nähtav värvi muutus, mis näitas, et tasakaal liikus teisele poole. Saadus sai laguneda lähteaineteks tagasi.

Eksperimentaalne töö 2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist

Töö eesmärk

Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.

Kasutatud töövahendid, mõõteseadmed ja kemikaalid

Büretid, ktseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas , elektripliit, stopper , kraadiklaas, 1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus.

Töö käik

Katse 1
Na2S2O3 + H2SO4
Na2SO4 + H2O + SO2 + S
Tekkiv väävlisade on hõlpsati jälgitav.
NB! Töö õnnestumiseks on vaja puhtust. Katseklaasid tuleb hoolikalt pesta ja loputada. Eksida ei tohi bürettide täitmisel.
Kaheksa katseklaasi jagada neljaks paariks. Ühes katseklaasist paarist on väävelhappelahus, teises naatriumtiosulfaadi lahus, mille kontsentratsioon paariti erineb.

• Esimene katseklaaside paar:
  

6 cm3 H2SO4

6 cm3 Na2S2O3

• Teine katseklaaside paar:
  

6 cm3 H2SO4

4 cm3 Na2S2O3 ja 2 cm3 destilleeritud vett

• Kolmas katseklaaside paar:
  

6 cm3 H2SO4

3 cm3 Na2S2O3 ja 3 cm3 destilleeritud vett

• Neljas katseklaaside paar:
  

6cm3 H2SO4

2 cm3 Na2S2O3 ja 4 cm3 destilleeritud vett
Katses mõõta aeg lahuste kokkuvalamise momendist, kuni hetkeni, mil lahus on muutunud häguseks. Selleks valada esimene katseklaaside paar omavahel kokku ning käivitada stopper. Kui tekib hägu , peatada ajavõtt.
Tulemused:
I paar 01.11
II paar 01.33
III paar 01.57
IV paar 02.33
Katseklaaside Na2S2O3 H2O Na2S2O3 Aeg t Reakt. kiirus
paar maht cm3 maht cm3 suht. konts. v = 1/t
1 6 0 6 1,18 min 0,847 1/min
2 4 2 4 1,55 min 0,645 1/min
3 3 3 3 1,95 min 0,513 1/min
4 2 4 2 2,55 min 0,392 1/min
Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist

Järeldus

Tabeli andemtest ja graafikust võib järeldada, et mida suurem on lähteaine kontsentratsioon, seda kiiremini keemiline reaktsioon toimub.
Mida rohkem on Na2S2O3, seda kiiremini reaksioon toimub, sest seda rohkem on lahuses ioone, mis omavahel põrkudes moodustavad uue aine.
Katse 2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist.
Töö käik
Märgistada katseklaasid vastavalt Na2S2O3 ja HaSO4, et hiljem segamini ei läheks. Üks katseklaas igast paarist täita 4 cm3 väävelhappelahusega, teine 4 cm3 Na2S2O3-ga. Edasi täita poolenisti veega üks suurem keeduklaas. Ning astada sinna kõik katseklaasid ja termomeeter . Seejärel asetada keeduklaas elektripliidile ja jälgida temperatuuri tõusu.
Katse sooritada 30, 40, 50 ja 60 kraadi juures. Kui temperatuur on tõusnud C - ni, tõsta keeduklaas koos katseklaasidega pliidilt maha, võtta esimese paari katseklaasid, valada lahused kokku, segada kiiresti, asetada kiiresti tagasi sooja vette ja keeduklaas omakorda pliidile tagasi. Aega mõõta lahuste kokkuvalamise momendist kuni hägu tekkimiseni.
Seejärel tõsta temperatuur
C – ni ja korrata eelmist protsessi kuni viimaste katseklaasideni.
Tulemused:
I paar 0.54
II paar 0.40
III paar 0.19
IV paar 0.10
Katseklaaside paar Katse temp.
aeg t/min Reakts . Kiirus v=1/t
1 30 0,9 1,11
2 40 0,66 1,52
3 50 0,32 3,13
4 60 0,17 5,88
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist

Järeldus

Tabeli andmetest ja graafikult võib järeldada, et mida kõrgem on temperatuur, seda kiiremini reaktsioon toimub. Graafikult on näha, et tegemist on lineaarselt toimuva reaktsiooniga, seega on esimest järku reaktsioon.
Keskmise temperatuuriteguri arvutamine:
Kuna t2 – t1 on kolmel juhul 10, siis astendaja on 1.