FK laboratoorne töö nr. 24 (0)

TTÜ Materjaliteaduse Instituut
Füüsikalise keemia õppetool
FK laboratoorne töö nr.24
ETAANHAPPE ANHÜDRIIDI HÜDRATATSIOONI KIIRUSE
MÄÄRAMINE ELEKTRIJUHTIVUSE MEETODIL
Töö ülesanne. Lahjendatud vesilahuses kulgeva esimest järku reaktsiooni
(CH3CO)2O + H2O = CH3COOH kiiruskonstandi määramine. Reaktsiooni kineetikat uuritakse elektrijuhtivuse mõõtmise teel, mis lubab reaktsiooni pidevalt jälgida proove võtmata. Süsteemi elektrijuhtivus kasvab ajas oluliselt etaanhappe (äädikhappe) moodustumise tõttu.
Aparatuur . Vesitermostaat; juhtivusmõõtja anduriga; lihvkorgiga 50-ml kolb ;
6-ml pipett ; stopper .
Töö käik. Termostaat reguleeritakse juhendaja poolt antud temperatuurile (lubatud temperatuurikõikumised 0,1 - 0,2°C). 50-ml mahuga mõõtekolbi mõõdetakse 6 ml etaanhappe (äädikhappe) anhüdriidi ja täidetakse kriipsuni eelnevalt termostateeritud (vajaliku temperatuurini soojendatud) destilleeritud veega. Etaanhappe lahustamise algmomendil käivitatakse stopper ja lastakse see seiskamata käia katse lõpuni (kuni püsiva elektrijuhtivuse väärtuse saavutamiseni). Stopperi järgi fikseeritakse lahustumise algus ja lõpp. (Vee lisamisel on selgesti näha kahe vedeliku piir, loksutamisel tekib hägu. Hägu kadumist tuleb lugeda
lahustumise lõppmomendiks.) Lahustumise alguse ja lõpu hetkede keskmine loetakse
reaktsiooni alguseks. See kõik märgitakse protokolli. Katseklaas ja andur loputatakse uuritava lahusega ja seejärel täidetakse sama lahusega.
Katseklaas koos anduriga asetatakse termostaati ja loksutatakse selles 2 minutit püsiva temperatuuri saavutamiseks. Seejärel asutakse elektrijuhtivuse mõõtmisele. Registreeritakse erijuhtivus sõltuvalt reaktsiooniajast. Enne mõõtmist loksutatakse reaktsioonisegu. Kaks-kolm mõõtmist tehakse 30 sekundi järel, neli-viis järgmist mõõtmist 1-minutiste vaheaegadega, kaks-kolm iga 5 minuti järel, edasi tehakse mõõtmisi 10 minuti järel ja lõpuks 1 tunni järel. Reaktsioon on lõppenud, kui juhtivus jääb konstantseks. LÕPUKS MÄÄRATAKSE ∞ Juhtivusmõõtja on võimalik ühendada arvutiga ja jälgida juhtivuse muutust monitori ekraanil graafiliselt või tabelina. Vastava arvutiprogrammi käivitab praktikumi juhendaja või laborant.
Juhtivuse mõõtmise käivitamine arvutiprogrammi abil toimub nupul ˝start˝ klõpsamisel mõne
minuti möödumisel juhtivuse mõõtmise alustamisest. Samal ajal fikseeritakse stopperi näit, et
viia ühisele ajateljele käsitsi fikseeritud ja arvutiprogrammi poolt registreeritud juhtivuse
väärtused.
Mõõtmise lõpetamisel on vaja uuesti klõpsata nupul ˝start˝ ja seejärel ˝read˝.
Katseandmed .

Katse temperatuur 40 °C
Lahuse kontsentratsioon 12%
Lahustumise lõpp (stopperilt) 45 s, reaktsiooni algus 45 s
Aeg katse algusest, s
Mõõtmise hetk stopperilt, t s
ᵡt, S/m
ᵡ∞-ᵡt
ln(ᵡ∞-ᵡt)
Kiiruskontsant
0
125
0,616
0,422
-0,86274996
0,007662
1
126
0,617
0,421
-0,86512245
0,007620
2
127
0,619
0,419
-0,86988436
0,007598
3
128
0,621
0,417
-0,87466906
0,007576
4
129
0,623
0,415
-0,87947676
0,007554
5
130
0,625
0,413
-0,88430769
0,007533
6
131
0,627
0,411
-0,88916206
0,007513
7
132
0,629
0,409
-0,89404012
0,007493
8
133
0,631
0,407
-0,89894209
0,007474
9
134
0,633
0,405
-0,90386821
0,007455
967
1092
1,037
0,001
-6,90775528
0,006413
968
1093
1,037
0,001
-6,90775528
0,006407
969
1094
1,037
0,001
-6,90775528
0,006401
970
1095
1,037
0,001
-6,90775528
0,006395
971
1096
1,037
0,001
-6,90775528
0,006389
972
1097
1,037
0,001
-6,90775528
0,006384
973
1098
1,038
 
 
 
keskmine
0,006451
Graafik 1. ln(ᵡ∞-ᵡt)=f(t)
Kui t=0, siis ᵡ0=-0,0617 S/m
Graafik 2. Juhtivuse ja aja vaheline sõltuvus temperatuuril 400C

Katse temperatuur 60 °C
Lahuse kontsentratsioon 12%
Lahustumise lõpp (stopperilt) 40s, reaktsiooni algus 40 s
Aeg katse algusest, s
Mõõtmise hetk stopperilt, t s
ᵡt, S/m
ᵡ∞-ᵡt
ln(ᵡ∞-ᵡt)
Kiiruskontsant
0
82
0,783
0,46
-0,776528789
0,019488649
1
83
0,785
0,458
-0,780886095
0,019306343
2
84
0,789
0,454
-0,789658081
0,019180934
3
85
0,794
0,449
-0,800732391
0,019085562
4
86
0,798
0,445
-0,809680997
0,018967691
5
87
0,803
0,44
-0,820980552
0,018879551
6
88
0,807
0,436
-0,830113036
0,018768789
7
89
0,811
0,432
-0,839329691
0,018661462
8
90
0,815
0,428
-0,848632083
0,018557472
9
91
0,819
0,424
-0,858021824
0,018456728
10
92
0,823
0,42
-0,867500568
0,018359141
11
93
0,827
0,416
-0,877070019
0,018264628
12
94
0,832
0,411
-0,889162064
0,018198962
413
495
1,242
0,001
-6,907755279
0,015614739
414
496
1,242
0,001
-6,907755279
0,015583257
415
497
1,242
0,001
-6,907755279
0,015551903
416
498
1,242
0,001
-6,907755279
0,015520674
417
499
1,242
0,001
-6,907755279
0,01548957
418
500
1,242
0,001
-6,907755279
0,015458591
419
501
1,243
 
 
 
Keskmine
0,015425051
Graafik 3. ln(ᵡ∞-ᵡt)=f(t)
Kui t=0, siis ᵡ0=-1,031 S/m
Graafik 4. Juhtivuse ja aja vaheline sõltuvus temperatuuril 600C
Temperatuur
1/T
k
ln k
313,15
0,003193
0,006451
-5,04352
333,15
0,003002
0,015425
-4,17177
Graafik 5. Arhheniuse graafik
E=-4547,3*8,341= -37805,25 J/mol
A=lnk+E/RT
A=-5,04352+-37805,25/(8,314*313,15)
-5,04352+-37805,25/(8,314*313,15)=19,56
Järeldus:
Kiiruskontstantideks sain 400C juures 0,006451 ja 600C juures 0,015425051. Aktveerimisenergiaks sain -37805,25 J/mol