Keemia alused protokoll 3 (0)

Sissejuhatus:
Keemiline tasakaal – olukord, kui pöörduvas reaktsioonis reaktsiooni kiirus mõlemas suunas on võrdne
Tasakaalukonstandi võrrand:
Tasakaalukonstant sõltub temperatuurist, kuid ei sõltu reageerivate ainete kontsentratsioonist. Gaasiliste ainete osavõtul kulgevate reaktsioonide korral avaldatakse tasakaalukonstant tavaliselt osarõhkude kaudu ()
Le Chatelier ' printsiip:
Tingimuste muutmine tasakaalusüsteemis kutsub esile tasakaalu nihkumise suunas, mis paneb süsteemi avaldama vastupanu tekitatud muutustele.
Tasakaalu mõjuvad faktorid :

• Temperatuuri tõstmine nihutab endotermilise (soojuse neeldumisega kulgeva) reaktsiooni tasakaalu paremale, eksotermilise reaktsiooni tasakaalu aga vasakule
  
• Lähteainete kontsentratsiooni suurendamine nihutab reaktsiooni tasakaalu paremale, aga produktide kontsentratsiooni suurendamine - vasakule
  
• Rõhu tõstmine gaasiliste ainete osavõtul kulgevates tasakaalureaktsioonides nihutab tasakaalu suunas, kus gaasiliste ainete molekulide arv väheneb.
  

Reaktsiooni kiirus: ; ;
Reaktsioonikiirust mõjutavad faktorid:

• Reageerivate ainete eripära
  
• Kontsentratsioon
  
• Temperatuur (Temperatuuri tõstmine 10 °C võrra suurendab reaktsioonikiirust kaks kuni neli korda) (van't Hoffi reegli järgi)
  
• Katalüsaatorite toime
  
• Reageerivate ainete kokkupuutepinna suurus
  

Eksperimentaalne töö 1
Töö eesmärk:
Le Chatelier' printsiip – reaktsiooni tasakaalu nihkumise uurimine lähteainete ja saaduste kontsentratsiooni muutmisel.
Kasutatud kemikaalid :
ja
küllastatud lahused , tahke .
Kasasutatud töövahendid:
Katseklaaside komplekt, keeduklaas
Töö käik:

Võtta 20 ml distilleeritud vett ja lisada 1-2 tilka ja 1-2 tilka ning segada ja jagada neid nelja katseklaasi

Toimub reaktsioon

Esimene katseklaas jätta võrdluseks.

Teise katseklaasi lisada kaks tilka lahust

Kolmandasse katseklaasi lisada 2 tilka lahust.

Neljandasse katseklaasi lisada tahket ja loksutada tugevasti.
Katseandmed :
Esimene katseklaas: lahus on punane
Teine katseklaas: lahus on tume-punane
Kolmas katseklaas: lahus on tume-punane, erinevust teisest lahusest ei ole näha
Neljas katseklaas: lahus on oranž
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Lahust teeb punaseks selle reaktsiooni produkt - . Kui me lisame lahusesse lähteaineid (), tasakaal nihutab paremale Le Chatelier' printsiipi järgi ning tekkib rohkem
mis muutub lahuse värvi tume-punaseks. Kui me lisame , siis reaktsiooni tasakaal nihutab vasakule, tekib rohkem lähteaineid ning lahuse värv muutub oranžiks.
Lähtudes selle reaktsiooni tasakaalukonstandi avaldisest , kontsentratsiooni suurendamine mõjutab enam reaktsiooni tasakaalu, kui
kontsentratsiooni suurendamine, kuna selle kontsentratsioon on võrrandis astmes 3, aga
kontsentratsioon on astmes 1.
Kokkuvõte
Selles katses oli näitlikult näha Le Chatelier' printsiipi tegevuses (tasakaalu nihutamine lähteainete või produktide kontsentratsiooni muutumisega) ning kõik saadud andmed vastavad sellele printsiipile.
Eksperimentaalne töö 2
Töö eesmärk:
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine, reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.
Kasasutatud kemikaalid:
1%-ne
lahus, 1%-ne lahus.
Kasasutatud töövahendid:
Büretid, katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, suurem keeduklaas, termomeeter , elektripliit, stopper .
Katse 1
Töö ülesande:
Uurida reaktsioonikiiruse sõltuvust lähteainete kontsentratsioonist
Töö käik:

• Täita 4 katseklaasi 6 ml
  
• Teistesse valada :
  
• ühte katseklaasi mõõta 6 cm³ lahust
  
• teise 4 cm³ lahust ja 2 cm³ destilleeritud vett
  
• kolmandasse 3 cm³ lahust ja 3 cm³ vett
  
• 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 kella või stopperiga katse algus. Toimub reaktsioon : . Kui tekib hägu , katse lõpp. Samamoodi toimida teise, kolmanda ja neljanda paariga.
  
• Mõõdetud ajavahemikud fikseerida
  

Katseandmed:
Reaktsioonikiiruse sõltuvus kontsentratsioonist
Katseklaaside
Paar
maht
cm³
maht
cm³
suhteline
kontsentratsioon
Aeg τ
min
Reaktsioonikiirus
v = 1/τ
1
6
0
6
1,33
0,75
2
4
2
4
2,04
0,49
3
3
3
3
3,25
0,31
4
2
4
2
4,33
0,23
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Reaktsiooni järk
suhtes:
Kokkuvõte
Nagu oli oodatud, mida suurem lähteainete kontsentratsioon, seda kiirem on reaktsioon, ja need kiirused koostavad aritmeetilist jada. Reaktsiooni järk
suhtes on umbes 1,08.
Katse 2
Töö ülesande:
Uurida reaktsioonikiiruse sõltuvust temperatuurist
Töö käik:

• Üks katseklaas igast paarist täita 4 cm³ väävelhappelahusega, teine 4 cm³ lahusega. Et neid hiljem mitte segi ajada, märgistada katseklaasid, mis sisaldavad ühtmoodi, ja katseklaasid väävelhappelahusega teistmoodi.
  
• 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
  
• 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 kohe 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 lahustepaariga. Oluline on, et hägu teket jälgitaks sooja vee sees. Vastasel juhul jahtub katseklaas kiiresti maha ning saadakse vale sõltuvus. Samamoodi tehakse kõik neli katset.
  
• Katsetulemused fikseerida.
  

Katseandmed:
Reaktsiooni kiiruse sõltuvus temperatuurist
Katseklaaside
paar
Katse temperatuur t °C
Aeg τ min
Reaktsioonikiirus
v = 1/τ min
1
30
1,00
1,0
2
40
0,67
1,5
3
50
0,32
3,1
4
60
0,18
5,6
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Kokkuvõte
Temperatuuri kasvamisel kasvab ka reaktsiooni kiirus. Antud reaktsiooni temperatuuritegur oli leitud van’t Hoffi valemiga , ja see arv näitab, et temperatuuri tõstmisel 10°C võrra selle reaktsiooni kiirus tõuseb umbes 1,79 korda