Reaktsiooni kiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist (1)

Reaktsiooni kiiruse sõltuvus lähteainete kontsentratsioonist ja temperatuurist
Töö eesmärk
Reaktsiooni kiirust mõjutavate tegurite mõju uurimine , reaktsiooni järgu määramine, graafikute koostamine.
Kasutatavad ained
1%-ne Na2S2O3 lahus, 1%-ne H2SO4 lahus.
Töövahendid
Katseklaaside komplekt (8 tk), kummikork, pesupudelid, keeduklaasid (50 mL ja 400 mL), termomeeter , elektripliit, automaatpipetid (1 mL ja 5 mL), pipeti otsikud .
Töö käik
Reaktsiooni kiiruse sõltuvust reageerivate ainete kontsentratsioonist ning temperatuurist on hea teostada väävelhappe ning naatriumtiosulfaadi vahelise reaktsiooni abil
Na2S2O3 + H2SO4  Na2SO4 + H2O + SO2 + S 
Selles reaktsioonis tekkiv hägune väävlisade on kergelt jälgitav ning suhteliselt lahjade (~ 1%) lahuste korral on ajavahemik lahuste kokkuvalamise hetkest kuni hägu tekkimiseni mõni minut.
Töö õnnestumise eelduseks on puhtus. Katseklaasid tuleb enne töö algust pesta hoolikalt kraanivee ja harjaga ning loputada 2...3 korda destilleeritud veega. Samuti toimitakse kahe katse vahel ning töö lõpul. Eksida ei tohi pipeteerimisel – õige lahus õige pipetiga.
Pipeteerimisel automaatpipetiga valida sobiv automaatpipett ja panna pipeti otsa sobiv otsik. Edasi valada pipeteeritavat lahust pudelist välja väikesesse keeduklaasi. Kontrollida automaatpipetil olevat mahtu. Vajadusel reguleerida kruvi, nii et pipeti skaala näit vastab soovitud ruumalale. Vajutada pipeti peal olevale nupule kuni esimese tõrkeni (MITTE lõpuni). Hoida nuppu all ja samaaegselt asetada pipett otsikuga lahusesse, mida soovitakse pipeteerida. Aeglaselt lasta pipeti nupp lahti. Jälgida pipeti otsiku täitumist lahusega. Edasi viia automaatpipett katseklaasi kohale ning uuesti vajutada pipeti keskel olevale nupule. Vajutada lõpuni st nii kaugele kuni pipett võimaldab. NB! Pipeteerimisel kehtib reegel, et pipetti hoitakse püstises asendis, mitte nurga all. Lahust ei tohi sattuda pipeti sisemusse ! Enne järgmise lahuse pipeteerimist loputada pipeti otsik destilleeritud veega või kasutada uut otsikut.
Katse 1 Reaktsiooni kiiruse 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 Na2S2O3 lahust,
teise 4 cm3 Na2S2O3 lahust ja 2 cm3 destilleeritud vett,
kolmandasse 3 cm3 Na2S2O3 lahust ja 3 cm3 vett,
neljandasse 2 cm3 Na2S2O3 lahust ning 4 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 ning, kui tekib hägu, katse lõpp. Samamoodi toimida teise, kolmanda ja neljanda paariga. Et aega kokku hoida, võib ülejäänud paarid omavahel kokku valada enam-vähem korraga, kiiresti kõik läbi segada, käivitada kell ning oodata hägu tekkimist algul teises, siis kolmandas ja lõpuks neljandas paaris, milles on Na2S2O3 kontsentratsioon kõige väiksem. Mõõdetud ajavahemikud fikseerida tabelis.
Katse 2 Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Kui katseklaasid on hoolikalt pestud, võib alustada järgmist katset. Jällegi võtta neli paari katseklaase. Et neid hiljem mitte segi ajada, märgistada katseklaasid, mis sisaldavad Na2S2O3 ühtmoodi, ja katseklaasid väävelhappelahusega teistmoodi.
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.
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 tabelis.
1. Katsetulemused
Tabel 1 Reaktsioonikiiruse sõltuvus Na2S2O3 kontsentratsioonist
Katseklaaside paar
Na2S2O3 maht cm3
H2O maht cm3
Na2S2O3 suhteline konts.
Aeg t min
Reaktsioonikiirus v
1
6
0
6
1.33
0.75
2
4
2
4
2.3
0.43
3
3
3
3
3.48
0.29
4
2
4
2
4.97
0.2
Tabel 2 Reaktsioonikiiruse sõltuvus temperatuurist
Katseklaaside paar
Katse temperatuur
Aeg t min
Reaktsioonikiirus v
1
30
1
1
2
40
0.96
1
3
50
0.4
2.5
4
60
0.18
5.6
2. Reaktsiooni keskmine temperatuuritegur
 1 = 1
 2 = 2.5
 3 = 2.24
 k = 1.9
3. Järeldused
a) Kuidas sõltub reaktsioonikiirus ühe lähteaine Na2S2O3 kontsentratsioonist ning milline on selle reaktsiooni järk Na2S2O3 suhtes?
b) Mitu korda tõuseb uuritud reaktsiooni kiirus temperatuuri tõstmisel 10 C võrra?