Ainete kontsentratsiooni muutuste mõju tasakaalule (0)

Eksperimentaalne töö 1
Töö ülesanne
Ainete kontsentratsiooni muutuste mõju tasakaalule
Töö eesmärk
La Chatelier ` printsiip - reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.
Sissejuhatus
La Chatelier` printsiip- tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele.
Kui tingimused ei muutu, saabub selliste reaktsioonide puhul mingil hetkel olukord, kus
vastassuunaliste reaktsioonide kiirused saavad võrdseks, ühegi aine kontsentratsioon
enam ajas ei muutu ja tekkinud segus on sõltuvalt tingimustest rohkem või vähem kõiki
reaktsioonis osalevaid aineid – nii lähteaineid kui saadusi. Sellist olukorda nimetatakse
keemiliseks tasakaaluks. Keemiline tasakaal on nn dünaamiline tasakaal, sest
protsessid ei ole lõppenud, vaid nad kulgevad vastassuundades ühesuguse kiirusega.
Kontsentratsioon. Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale.
Lähteainete kontsentratsioonide suurendamisele avaldab süsteem vastupanu sellega,
et kulutab neid rohkem ära, seega tekib rohkem ammoniaaki.
Põhitegurid, mis mõjutavad reaktsioonikiirust, on järgmised: reageerivate ainete eripära
; reageerivate ainete kontsentratsioon; temperatuur; katalüsaatorite toime; reageerivate ainete kokkupuutepinna suurus.
Katses hinnatakse tasakaalukonstandi avaldise põhjal, kumb aine, kas NH4SCN või FeCl3 kontsentratsiooni suurendamine mõjutab tasakaalu enam.
Raud(III)kloriidi ja ammooniumtiotsüanaadi lahuste vaheline reaktsioon :
FeCl3(aq)+3NH4SCN(aq)Fe(SCN)3(aq)+3NH4Cl(aq)
punane
Lahuse punane värvus on tingitud reaktsioonil tekkivast raud(III)tiotsüanaadist, kus värvi intensiivsus oleneb tema kontsentratsioonist. Reaktsiooni tasakaalu nihkumist on lihtne jälgida lahuse värvuse muutumise järgi.
Kasutatud mõõt eseadmed, töövahendid ja kemikaalid :
Töövahendid: Katseklaaside komplekt. Kasutatud ained: FeCl3 ja NH4SCN küllastunud lahused , tahke NH4Cl .
Tööprotsessi kirjeldus
Võtta keeduklaasi 20 ml destilleeritud vett ja lisada 1 tilk küllastatud FeCl3 lahust ning 1 tilk NH4SCN lahust. Segada hoolikalt ning jagada lahus võrdsete osadena nelja katseklaasi. Esimene katseklaas jätta võrdluseks. Teise katseklaasi lisada kaks tilka FeCl3 lahust. Kolmandasse katseklaasi lisada 2 tilka NH4SCN lahust. Neljandasse katseklaasi lisada tahket NH4Cl ja loksutada tugevasti.
Katseandmed ja hinnang:

katseklaasis algne lahus ilma ainete kontsentratsioonide muutmiseta. Värvus punakas-oranžikas.
2. katseklaasi lisasin 2 tilka FeCl3 lahust. Värvus läks intensiivsemaks, tumepunaseks.

katseklaasi lisasin 2 tilka NH4SCN lahust. Värvus läks tumedamaks, kui algselt, kuid natuke heledam, kui 2. katseklaasis oleva lahuse värvus. Oranžikam.

Katseklaasi panin tahket NH4Cl. Mille tulemusena värvus läks heledaks. Suhteliselt läbipaistev, heleoranž.
Kokkuvõte
Tahke NH4Cl lisamisega värvus läks heledaks. seega reaktsioon liikus lähteainete poole. Lahus muutus heledamaks, kuna lahuses oli rohkem lähteaineid, millel polnud punakat tooni, kui FeCl3, millel oli punakas toon.
FeCl3 lahus muutis lahuse värvuse intensiivsemaks punasemaks, NH4SCN lahus oli rohkem oranžikamat värvi ja pisut heledam.
Kui suurendada
a) FeCl3 kontsentratsiooni, siis
b) NH4SCN kontsentratsiooni, siis
c) NH4Cl kontsentratsiooni, siis
Anda selgitus.
NH4Cl kontsentratsiooni suurendamine mõjutab tasakaalu nihkumist rohkem, kui FeCl3 sellepärast, et NH4Cl on valemi järgi astmes kolm, FeCl3 astendaja on üks (Kc =...).....
Eksperimentaalne töö 2
Töö ülesanne
Reaktsioonikiiruse sõltuvus kontsentratsioonist, temperatuurist
Töö eesmärk
Leida, kaua aega läheb reaktsiooni toimumiseni Na2S2O3 ja H2SO4 vahel.
Sissejuhatus
Reaktsioonikiirus homogeenses süsteemis näitab reageerivate ainete kontsentratsioonide muutust ajaühikus Lähteainete kontsentratsiooni tõstmine suurendab reaktsioonikiirust.
Reaktsioonikiiruse v sõltuvus reageerivate ainete kontsentratsioonist v = f (C)
Temperatuur. Mida kõrgem on temperatuur, seda intensiivsem on molekulide soojusliikumine ja suurem nende kineetiline energia. See suurendab molekulide efektiivsete kokkupõrgete tõenäosust ning koos sellega reaktsioonikiirust.
Temperatuuri mõju võimaldab ligikaudu hinnata van't Hoffi reegel:
Temperatuuri tõstmine 100C võrra suurendab reaktsioonikiirust kaks kuni neli korda.
Kasutatud arvutusvalemeid:
, kus vt1- reaktsioonikiirus temperatuuril t1
vt2- reaktsioonikiirus temperatuuril t2
- reaktsiooni temperatuuritegur (2...4)
Reaktsioonikiiruse sõltuvust reageerivate ainete kontsentratsioonist ning temperatuurist on hea vaadelda väävelhappe ning naatriumtiosulfaadi vahelise reaktsiooni abil
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 tekkimiseni mõni minut.
Kasutatud mõõteseadmed , töövahendid ja kemikaalid:
Töövahendid: büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, keeduklaas , termomeeter , elektripliit. Kasutatud kemikaalid: 1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus.
Töö käik
Katses mõõta aega lahuste kokkuvalamise momendist kuni hetkeni, mil lahus on
muutunud häguseks. Selleks võtta esimene paar, valada lahused ühte katseklaasi kokku,
sulgeda katseklaas korgiga ning segada katseklaasi kiiresti paar korda ümber pöörates.
Samal momendil fikseerida stopperiga katse algus ning, kui tekib hägu, katse
lõpp. Samamoodi toimida teise, kolmanda ja neljanda paariga.
Katse 1
Katseandmed:
1. katseklaasis 6 cm3 Na2S2O3 lahust,
2. katseklaasis 4 cm3 Na2S2O3 lahust ja 2 cm3 destilleeritud vett,
3. katseklaasis 3 cm3 Na2S2O3 lahust ja 3 cm3 vett,
4. katseklaasis 2 cm3 Na2S2O3 lahust ning 4 cm3 vett
Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht
cm3
H2O
maht
cm3
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg
t
min
Reaktsioonikiirus
v = 1/t
min-1
1
6
0
6
1
1
2
4
2
4
1,65
0,6
3
3
3
3
1,95
0,51
4
2
4
2
2,38
0,42
Katse 2
Sissejuhatus
Tööprotsessi kirjeldus
Üks katseklaas igast paarist täita 4 cm3 väävelhappelahusega, teine 4 cm3 Na2S2O3
lahusega. Edasi täita poolenisti veega üks suurem keeduklaas ning asetada sinna kõik
katseklaasid ning termomeeter. Siis tõsta keeduklaas koos katseklaasidega elektripliidile
ning hakata jälgima temperatuuri tõusu.
Katsed sooritada temperatuuridel 30°C, 40°C, 50°C ja 60°C järgnevalt: kui temperatuur on jõudnud ~32 °C-ni, tõsta keeduklaas koos katseklaasidega pliidilt maha, võtta kätte esimese paari katseklaasid, valada lahused kokku, segada kiiresti ning asetada siis katseklaas koheselt sooja vette tagasi. Mõõta aeg lahuste kokkuvalamise momendist kuni hägu tekkimiseni.
Seejärel võib keeduklaasi uuesti pliidile asetada ning tõsta temperatuuri ~42°C-ni. Siis võtta keeduklaas taas pliidilt ning korrata katset järgmise lahuste paariga. Oluline on, et hägu teket jälgitaks sooja vee sees. Analoogiliselt tehakse kõik neli katset.
reaktsioonikiiruse v sõltuvus katse temperatuurist v = f (t)
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Katseklaaside
paar
Katse
temperatuur
t oC
Aeg
min
Reaktsioonikiirus
min-1
1
30
0,7
1,42
2
40
0,35
2,86
3
50
0,17
5,89
4
60
0,001
1000
Kokkuvõte
Katse 2 esimesel katsel ebaõnnestus, kuna hägususe mõõtmisel ei pannud ma piisavalt kiiresti lahused kuuma vette ning tulemused tulid ebatäpsed. 2. katse läks hästi- hägusus ilmus katseklaasi temperatuuri tõustes üha kiiremini.