Lboratoorne töö nr 4. - Keemiliste reaktsioonide kiirus (0)

LABORATOORNE TÖÖ Nr.4
Töö teema: Keemiliste reaktsioonide kiirus.
Töö vahendid: katseklaasid, mõõtesilinder, uuritavad ained, pesupudel, termomeeter, elektripliit , keeduklaasid.
Keemilised reaktsioonid kulgevad väga erinevate kiirustega. Nii näiteks reageerivad happed ja alused teineteisega vesilahustes praktiliselt silmapilkselt. Mõnedel juhtudel võib aga reaktsiooni kiirus olla väga väike ning reaktsiooni kestust mõõdetakse kümnete ja miljonite aastatega.
Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageerivate ainete kontsentratsiooni muutusega ajaühikus. Kontsentratsioon väljendatakse tavaliselt molaarsuses (mol/cm3)
Keemilise reaktsiooni kiirus oleneb:

reageerivatest ainetest

reageerivate ainete kontsentratsioonist

reaktsiooni kulgemise tingimustest (temperatuurist, katalüsaatorite juuresolekust jne.).
Näiteks reaktsioonid vesiniku ja halogeenide vahel toimuvad erinevate kiirustega. Nii reageerib fluor vesinikuga silmapilkselt isegi pimedas, kloori ja vesiniku reaktsioon samades tingimustes toimub väga aeglaselt.
Kuna molekulid võivad teineteisega reageerida ainult vastamisi kokku põrgates, siis on arusaadav, et reaktsiooni kiirus sõltub reageerivate ainete kontsentratsioonist. See olenevus on avaldatav nn. Massitoimeseadusega.
Keemiliste reaktsioonide kiirus on võrdeline reageerivate ainete kontsentratsioonide korrutisega.
Näiteks: aine A ühineb ainega B, andes aine C.
Kui tähistame molaarsed kontsentratsioonid sümbolitega [A] ja [B], reaktsiooni kiiruse antud kontsentratsioonide puhul tähega v, saame
V = k [A] · [B]
k – reaktsiooni kiiruskonstant ,
kui [A] = [B] = 1, siis v = k
Reaktsiooni kiirus sõltub suurel määral temperatuurist. Nii suureneb reaktsiooni kiirus temperatuuri tõstmisel 10 °C võrra 2 kuni 4 korda ( kehtib suhteliselt madalatel temperatuuridel).
Arvu, mis näitab, mitu korda antud reaktsiooni kiirus kasvab temperatuuri tõstmisel 10 °C võrra, nimetatakse reaktsiooni temperatuuriteguriks.
Vt2 = Vt1 · γt2-t1/10
t2 – temperatuur, mille juures soovime arvutada reaktsiooni kiirust
t1 – algtemperatuur
Vt2 – reaktsiooni kiirus temperatuuril t2
Vt1 – reaktsiooni kiirus temperatuuril t1
γ – reaktsiooni temperatuuritegus
Reaktsiooni kiiruse muutust saab vaadelda väävelhappe ja naatriumdiosulfaadi vahelisel reaktsioonil tekkiva reaktsiooniprodukti – väävel – eraldamise teel.
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S ↓
Väävel eraldub lahusest häguna ja reaktsiooni kiirust saame jälgida lahuste kokkuvalamise ja hägu tekkimise ajavahemiku kaudu olenevalt kontsentratsioonist ja temperatuurist.
Reaktsiooni kiiruse olenevus kontsentratsioonist.
Nelja puhtasse katseklaasi mõõta a`6 cm3 2% H2SO4.
Erineva kontsentratsiooniga naatriumsulfaadi lahuste valmistamiseks võtta neli märgitud katseklaasi:

katseklaasi mõõta 6 cm3 2% Na2S2O3 lahust

katseklaasi mõõta 4 cm3 2% Na2S2O3 lahust ja 2 cm3 H2O

katseklaasi mõõta 3 cm3 2% Na2S2O3 lahust ja 3 cm3 H2O

katseklaasi mõõta 2 cm3 2% Na2S2O3 lahust ja 4 cm3 H2O
Esimesse katseklaasi valada 6 cm3 H2SO4. Sulgedes katseklaasi pöidlaga ning kiiresti segada (katseklaasi umber pöörates). Mõõta aeg kokkuvalamise momendist hägu tekkimise momendini.
Sama katse viia läbi ka teiste Na2S2O3 lahustega (katseklaasid 2; 3 ja 4). Katse andmed paigutada tabelisse.
Katseklaasi
Nr.
Maht cm3
Na2S2O3 suhteline kontsentratsioon
Aeg
Min.
τ
Reaktsiooni kiirus
V=1/τ
Na2S2O3
H2O
1.
6
0
6
1
1
2.
4
2
4
1,25
0,8
3.
3
3
3
1,67
0,599
4.
2
4
2
2,25
0,44
Katse andmete põhjal koostada graafik .
Reaktsioonikiiruse olenevus temperatuurist.
Nummerdatud katseklaasidesse 1; 2; 3 ja 4 mõõta igasse 4 cm3 Na2S2O3 lahust ja teise nelja katseklaasi 1*; 2*; 3* ja 4* mõõta igasse 4 cm3 H2SO4.
Keeduklaasi valada vett ja asendada sinna kõik 8 katseklaasi. Viie minuti pärast mõõta keeduklaasis oleva vee temperatuuri ja valada katseklaasi 1* H2SO4 katseklaasi (1 Na2S2O3). Lahused segada ja mõõta aega lahuste kokkuvalamise momendist hägu tekkimise momendini. Keeduklaasis oleva vee temperatuuri tõsta 10 °C ning korrata katset paariga 2 ja 2*. Analoogselt viia katse läbi 3 ja 3* ning 4 ja 4*, kusjuures iga kord tõstame temperatuuri 10 °C võrra. Katseandmed kanname tabelisse.
Katseklaasi
Nr.
Katse temp.
°C
Aeg min.
τ
Reaktsiooni kiirus
V = 1 / τ
1 +1*
20
0,58
1,72
2 + 2*
30
0,43
2,33
3 + 3*
40
0,33
3,03
4 + 4*
50
0,178
5,62
Katse andmete põhjal koostada graafik.
Teha tulemuste järeldused.
Kas kõver läbib koordinaatide alguspunkti?
Järeldus: kõver ei läbi koordinaatide alguspunkti.