Protokoll nr 6 - Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist. (1)

Eksperimentaalne töö 2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist
Töö eesmärk:
Reaktsioonikiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine , reaktsiooni järgu määramine,
graafikute koostamine
Töövahendid: Büretid, katseklaaside komplekt (8tk), kummikork, pesupudelid, suurem
keeduklaas , termomeeter , elektripliit
Kasutatud ained: 1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne Na2SO4 lahus

Töö käik:
Reaktsioonikiiruse sõltuvust reageerivate ainete konsentratsioonist ning temperatuurist on hea vaadelda väävelhappe ning naatriumtiosulfaadi vahelise reaktsiooni abil.
NaS2O3+H2SO4 → Na2SO4+H2O+S↓
Selles reaktsioonis tekkiv hägune väävlisade on hõlpsasti jälgitav ning suhteliselt lahjade lahuste korral on ajavahemik lahuste kokkuvalamise hetkest kuni hägu tekkimiseni mõni minut lahuste korral on ajavahemik lahuste kokkuvalamisel hetkest kuni hägu tekkimiseni mõni minut.
KATSE 1
Reaktsioonikiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist
Kaheksa katseklaasi jagada neljaks paariks. Ühes katseklaasis igast paarist on väävelhappelahus, teises naatriumtiosulfaadilahus, mille kontsentratsioon paariti erineb. Algul täita neli katseklaasi H2SO4 lahusega – igasse katseklaasi 6 cm3 (6 ml). Erineva kontsentratsiooniga Na2S2O3 lahused valmistada järgmiselt:
ühte katseklaasi mõõta 6 cm3 H2SO4 lahust,
teise 4cm3 Na2S2O3
lahust ja 2cm3 destilleeritud vett,
kolmandasse 3cm3 Na2S2O3
lahust ja 3 cm3 destilleeritud vett
neljandasse 2cm3 Na2S2O3 lahust ja 4cm3 destilleeritud vett
Katsetes mõõta aega lahuste kokkuvalamise momendist kuni hetkeni, mil lahus on muutunud häguseks. Selleks võtta esimene paar ja valada lahused ühte katseklaasi kokku, sulgeda katseklaas korgiga ning segada katseklaas kiiresti paar korda ümber pöörates. Samal momendil fikseerida stopperiga katse algus, ning kui tekib hägu, katse lõpp. Nii toimida ka teiste katseklaasi paaridega.
Tabel 1. Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht cm3
H2O maht cm3
Na2S2O3suhteline kontsentratsioon
Aeg τ min
Reaktsiooni kiirus min-1
1
6
0
6
1, 25
0,8
2
4
2
4
1,77
0,56
3
3
3
3
2,24
0,45
4
2
4
2
3,23
0,31
KATSE2
Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Võtta neli paari katseklaase. Et neid hiljem mitte segi ajada, märgistada ühte aeinet sisaldavad katseklaasid ühtemoodi.
Täita üks katseklaas igast paarist 4cm3 väävelhappelahusega, teine 4cm3 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 ning 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 katseklaasid kohe sooja vette tagasi. Mõõta aega lahuste kokkuvalamise momendist kuni hägu tekkimiseni.
Seejärel asetada keeduklaas uuesti pliidile ning tõsta temperatuur ~42°C-ni. Siis võtta keeduklaas taas pliidilt maha ning korrata katset järgmiste lahustepaariga. Oluline on, et hägu teket jälgitaks sooja vee sees. Samamoodi tehakse kõik neli katset.
Tabel 2. Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Katseklaaside paar
Katse temperatuur
tºC
Aeg τ min
Reaktsiooni kiirus min-1
1
30
1,22
0,82
2
40
0,8
1,25
3
50
0,52
1,935
4
60
0,3
3

• Leida van´t Hoffi reegli põhjal temperatuuritegurid kolmele temperatuurivahemikule eraldi.
  

- reaktsioonikiirus temperatuuril t1
- reaktsioonikiirus temperatuuril t2
- reaktsiooni temperatuuritegur ( ≈ 2...4).

• Arvutan reaktsiooni keskmise temperatuuriteguri γk
  

Kokkuvõte ja järeldused
Mida suurem on Na2S2O3 kontsentratsioon seda suurem on reaktsiooni kiirus.
Reaktsiooni temperatuuri tõstmisel 10ºC võrra reaktsiooni kiirus kasvas 1,54 korda.