Аналіз одержаних результатів, висновки

Сахароза і продукти її гідролізу оптично активні, тобто здатні обертати площину поляризації поляризованого світла: сахароза має праве обертання , глюкоза також праве , фруктоза має ліве обертання . Кут обертання еквімолекулярної суміші дорівнює алгебраїчній сумі кутів обертання глюкози і фруктози . Тому в ході реакції відбувається зменшення кута обертання площини поляризації світла реакційною сумішшю. Реакція проходить в присутності каталізатора – розчину соляної кислоти. Концентрацію розчину можна розрахувати за рівнянням:

( 6.16)

Дане рівняння пов’язує концентрацію (г/100 мл) оптично активної речовини в розчині, обертання площини поляризації поляризованого світла (питоме обертання ) і довжину l (дм) поляриметричної трубки (товщина шару розчину).

Оскільки концентрація сахарози прямо пропорційна куту обертання площини поляризації світла, тоді вираз для константи швидкості реакції матиме вигляд:

( 6.17)

де – кут обертання на момент початку реакції; α_τ – кут обертання на момент часу ; – кут обертання, що відповідає закінченню реакції.

 

Таблиця 6.1

Час від початку досліду, хв.

ατ

 

Знайдене значення константи швидкості реакції К порівнюють з середнім значенням константи швидкості гідролізу сахарози, одержаним аналітично.

Загальна похибка експерименту складає:

,

де – похибка вимірювання часу; – похибка вимірювання кута обертання.

Виміри кутів обертання фіксуються за допомогою секундоміру з точністю до 1 с, що дає похибку:

.

Похибка вимірювання кута обертання за допомогою поляриметра складає . Отже, загальна похибка буде дорівнювати:

.

Виходячи з вище сказаного студент робить висновок, що відносна похибка визначення константи швидкості реакції дорівнює 3,1 %.

Лабораторна робота №6.2

ВИЗНАЧЕННЯ КОНСТАНТИ ШВИДКОСТІ РОЗЧИНЕННЯ БЕНЗОЙНОЇ КИСЛОТИ У ВОДІ

Завдання на виконання роботи

1. Дослідити кінетику розчинення бензойної кислоти у воді шляхом вимірювання зміни концентрації розчину у часі (через 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60 хв).

2. Розрахувати константу швидкості реакції аналітичним методом та визначити середнє значення константи швидкості процесу.

3. Побудувати графік в координатах .

4. Розрахувати константу швидкості реакції графічним методом, як тангенс кута нахилу прямої.

5. Проаналізувати одержані результати.

 

Прилади, лабораторний посуд та реактиви

 

Магнітна мішалка, склянка об’ємом 500 мл, дві конічні колби, бюретка, піпетка на 10 мл, зразок з бензойної кислоти, насичений розчин бензойної кислоти, 0,01 н розчин , фенолфталеїн.

 

Порядок виконання роботи

1. У склянку налити 400 мл дистильованої води і поставити на столик магнітної мішалки.

2. Відрегулювати швидкість перемішування води у склянці (глибина повітряної воронки повинна не перевершувати 5–7 мм).

3. Опустити циліндр бензойної кислоти (закріплений на магнітній мішалці) у воду на глибину, яка дорівнює 1,5–2 см від дна склянки. Відібрати по 10 мл 7 проб розчину бензойної кислоти через такі проміжки часу 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60 хв від початку досліду і відтитрувати їх 0,01 нрозчином (x, мл). Результати дослідів занотовують у табл. 6.2.

Таблиця 6.2

Час відбирання проби від початку досліду, хв.

 

4. Відтитрувати 10 мл насиченої кислоти 0,01 н розчином (a, мл) мінімум три рази.

5. Розрахувати константу швидкості процесу розчинення в різні інтервали часу за рівнянням (6.16). Розрахувати середнє значення константи швидкості реакції.

6. Побудувати графік в координатах і розрахувати константу швидкості реакції графічним методом.

7. Порівняти значення константи швидкості реакції , одержані аналітичним та графічним шляхом.

Опрацювання результатів

Константу швидкості даної реакції розраховують за формулою:

, (6.18)

де – час відбирання проби від початку досліду, с; а – об’єм 0,01 н розчину , витраченого на титрування 10 мл насиченого розчину бензойної кислоти; х – об’єм 0,01 н розчину , витраченого на титрування 10 мл проби, що відповідає часу .

За даними табл. 6.2 будують графік у координатах та визначають константу швидкості розчинення бензойної кислоти графічним методом, яка дорівнює тангенсу кута нахилу даної прямої до вісі абсцис.

У загальну похибку проведення експерименту входить:

Вимірювання часу при відборі проби кислоти проводили за допомогою секундоміра з точністю до 1 с.

.

Відбирання проби за допомогою піпетки об’ємом 10 мл складає:

.

Похибка при титруванні проби кислоти лугом за допомогою бюретки складає:

.

Отже, загальну похибку проведення експерименту можна прийняти рівною 3,5 %.

Питання для самоперевірки

1. Що розуміють під швидкістю хімічної реакції?

2. Сформулюйте закон дії мас.

3. Що таке кінетичне рівняння реакції?

4. У чому полягає фізичний зміст константи швидкості реакції?

5. Поняття про молекулярність реакції.

6. Що називається порядком хімічної реакції? Як визначити порядок складної хімічної реакції?

7. Які реакції називають псевдомолекулярними?

8. Напишіть рівняння реакції гідролізу сахарози. Які продукти реакції отримують?

9. Поясніть, чому реакція гідролізу сахарози відноситься до реакцій першого порядку.

10. Які речовини називаються каталізаторами? Поняття про гомогенний каталіз. До якого виду каталізу відноситься реакція гідролізу сахарози?

11. Як впливає температура на реакцію гідролізу сахарози?

12. Що називається енергією активації? Як її визначити?

13. Чому бімолекулярна реакція розчинення бензойної кислоти у воді відноситься до реакцій першого порядку?

14. Охарактеризувати стадії розчинення бензойної кислоти у воді та вказати лімітуючу стадію.

Лабораторна робота № 7