تعیین مرتبه واکنش بین اسیدسولفوریک و تیوسولفات سدیم

واکنش بین اسیدسولفوریک و تیوسولفات سدیم

تعیین مرتبه واکنش بین اسیدسولفوریک و تیوسولفات سدیم

عیین مرتبه و ثابت سرعت واکنش.

ابزار و مواد لازم:

ارلن مایر، بشر، پی پت، پیست، بورت، استوانه مدرج، همزن مغناطیسی، کرنومتر، محلول 0.1 مولار اتیل استات، محلول 0.1 مولار سدیم هیدروکسید، کلریدریک اسید، معرف فنل فتالئین.

تئوری آزمایش :
مقدمه ایی برکنترل سرعت واکنش
یکی از راههایی که شیمیدانان قادر به جهت دهی یک واکنش هستند کنترل سرعت واکنش ها می باشد.برای واکنش هایی که در فاز گازی انجام می گیرند مانندAB+C=A+BCسالهاست که از مطالعات باریکه های مولکولی استفاده شده است، تا ارتباط بین جمعیت حالتهای انرژی درونی مولکولها را با سرعت و محصولات واکنش های مربوط نشان دهد که این مطالعات واکنش های سطح را نیز در بر گرفته و بررسی نظری قادر به توصیف دوباره قسمت عمده ی مشاهدات شده است.
مفهوم سرعت واکنش
سرعت واکنش،عبارت از تغییر غلظت هر یک از مواد اولیه یا مواد حاصل نسبت به زمان انجام واکنش است. سرعت یک واکنش ، روند تبدیل مواد واکنش دهنده به محصول در مدت زمان معینی را نشان می‌دهد. سرعت واکنشها یکی از مهمترین بحثها در سینیتیک شیمیایی است. شیمیدانها همیشه دنبال راهی هستند که سرعت واکنش مفید را بالا ببرند تا مثلا در زمان کوتاه بازده بالایی داشته باشند و یا در پی راهی برای کاهش سرعت یا متوقف ساختن برخی واکنشهای مضر هستند.هدف از مطالعه سرعت یک واکنش این است که بدانیم آن واکنش چقدر سریع رخ می‌دهد.ترمودینامیک شیمیایی ، امکان وقوع واکنش را پیش‌بینی می‌کند، اما سینتیک شیمیایی چگونگی انجام یک واکنش و مراحل انجام آن و سرعت پیشرفت واکنش را بیان می‌کند. از لحاظ سرعت ، واکنشها به چند دسته تقسیم می‌شوند:
۱) واکنشهای خیلی سریع که زمان انجام این واکنشها خیلی کم و حدود ۰,۰۰۰۱ ثانیه است.
۲) واکنشهای سریع که زمان انجام این واکنشها کم و در حدود حساسیت انسان به زمان (ثانیه) است.
۳) واکنشهای معمولی ، اکثر واکنشهایی که در آزمایشگاهها با آنها سر و کار داریم از این نوع هستندودرحدوددقیقه‌هایاچندساعطول می‌کشند.
۴) واکنشهای کند که در حدود روزها و هفته‌ها طول می‌کشند.
۵) واکنشهای خیلی کند که در حدود سالها و قرنها طول می‌کشند.
فقط تعداد اندکی از واکنشهای شیمیایی در سراسر فرآیند با سرعت ثابتی پیش می‌روند. بیشتر واکنشها در آغاز واکنش که غلظت واکنش‌دهنده‌ها بالا است با سرعت پیش رفته و با کم شدن غلظت از سرعت کاسته شده و با کامل شدن واکنش به صفر می‌رسد. برخی از واکنشها هم سرعت آنها پس از مدتی ثابت می‌ماند. چنین واکنشهایی ، واکنشهای تعادلی نام دارند.
متغیر هایی که بر سرعت واکنش اثر می گذارند :
متغیر هایی زیادی سرعت واکنش را تغییر می دهند . در سیستم های همگون ، دما ، فشار غلظت متغییر های واضحی هستند . در سیستم های غیر همگون بدلیل آنکه بیش از یک فاز موجود می باشد، مسئله پیچیده تر می شود . در طول واکنش مواد باید از فازی به فاز دیگر منتقل شوند بنابراین سرعت انتقال جرم می تواند مهم باشد، مثلا در احتراق ذغال سنگ نفوذ اکسیژن در فیلم گازی محیط بر قطعه ذغال، و لایه خاکستر موجود در سطح آن ممکن است عامل مهمی در محدود کردن سرعت واکنش به شمارآید بعلاوه انتقال حرارت نیز ممکن است اهمیت داشته باشد. مثلا واکنش گرمازائی را درنظر می گیریم که در سطح داخلی یک کاتالیزور جامد متخلخل صورت می گیرد. در این حالت مواد ترکیب شونده بایستی داخل تخلخل کاتالیزور شده و محصولات واکنش آزاد می شود. در صورتیکه واکنش سریع بوده و حرارت فورا خارج نگردد، توزیع دمای بسیا نا مجانسی در داخل در داخل قطعه کاتالیزور ایجاد می گردد که بنوبه خود سبب حاصل شدن سرعت های گوناگونی در نقاط مختلف آن می شود .
هر چه واکنش سریع تر باشد مسائل انتقال جرم و حرارت مهم تر بوده و در فعل و انفعالهای بسیار تند حتی ممکن است عوامل محدود کننده واکنش به شمار آیند . بنابراین در واکنش های غیر همگون، انتقال حرارت و جرم عوامل مهمی در مشخص کردن سرعت واکنش می باشد .در تمام موارد، در صورتیکه واکنش شامل تعدادی از مراحل پشت سر هم باشد، کند تین آن ها مهمرین اثر را داشته و می توان گفت که عامل کنترل کننده فعل و انفعال می باشد، مسئله مهم مشخص کردن اثرات متغییر ها بر روی هر یک از مراحل و شدت این تاثیرات است. تنها با دانستن کمیت هر یک از این عوامل است که می توان تصویر روشنی از اثرات آنها بر روی سرعت واکنش بدست آ ورد. بعلاوه فقط داشتن این اطلاعات است که امکان استفاده از نتایج آزمایشگاهی را در تخمین و طرح دستگاه های بزرگ صنعتی میسر می سازد.

انرژی فعالسازی
حداقل انرژی لازم که بایستی واکنش‌دهنده‌ها بگیرند تا بتوانند وارد واکنش شوند. انرژی فعالسازی برای تمام واکنش‌های شیمیایی چه گرماگیر و چه گرماده وجود دارد و معمولا از انرژی برخورد میان مولکولها تامین می‌شود.

شرح آزمایش :
ابتدا دو محلول 1/0 مولار اتیل استات (CH3COOC2H5) و سدیم هیدروکسید(NaOH) به میزان هر کدام 100 میلی لیتر ساخته و درون یک بشر 400 می ریزیم و محلول حاصل را به کمک یک همزن مغناطیسی تا پایان آزمایش به هم می زنیم.
پس از ثابت شدن دمای محلول با محیط اطراف هر 51 دقیقه به میزان 20 میلی لیتر از محلول نامبرده را برداشته و درون ارلن می ریزیم و آزمایش را به صورت زیر انجام می دهیم.
20 میلی لیتر از محلول را درون ارلن ریخته و به آن چند قطره فنل فتالئین اضافه می کنیم سپس محلول درون ارلن را با هیدروکلریک اسید 1/0 مولار تیتر می کنیم و از اعداد به دست آمده را در محاسبات مورد نظر استفاده می کنیم .

تعیین مرتبه واکنش

محاسبات:

بار اول (15 دقیقه) :

V (asid) =1/3 N1×V1 = N2×V2

→ x = /0065 0/1 × 1/3 =20×x

-ln CA/CA0 =KT → -ln .0065/0.1 = K×15 → -ln CA/CA0 = 2/733

بار دوم ( 30 دقیقه) :

V (asid) =1 N1×V1 = N2×V2

→ x = /005 0/1 × 1 =20×x

-ln CA/CA0 =KT → -ln.005/0.1 = K×30 → -ln CA/CA0 = 2/995

بار سوم (45 دقیقه) :

V (asid) = 0/8 N1×V1 = N2×V2

→ x = /004 0/1 ×0/8=20×x

-ln CA/CA0 =KT → -ln.004/0.1 = K×45 → -ln CA/CA0 = 3/218

بار چهارم (60 دقیقه) :

V (asid) =0/7 N1×V1 = N2×V2

→ x = /0035 0/1 × 0/7 =20×x

-ln CA/CA0 =KT → -ln.0035/0.1 = K×60 → -ln CA/CA0 = 3/352

نمودار اطلاعات:

http://kimiagari.persiangig.com/Gozareshkar/shimi%20fizik/nemoodar.jpg

نتیجه گیری:

از این آزمایش نتیجه می گیریم که سرعت یک واکنش شیمیایی متناسب است با تغییرات مول i نسبت به زمان . نتیجه ی دیگری که می توان از این آزمایش گرفت این است که اگر سرعت واکنش بر حسب مواد واکنش دهنده بیان شود عدد سرعت عدد منفی خواهد بود نتیجه ی دیگری که از این آزمایش میگیریم این است که یکی از روش های پیدا کردن K استفاده از روش انتگرال است که در این آزمایش نیز از این روش استفاده شده است .

منابع خطا:

• خطا در خواندن اعداد بورت و گذشتن از نقطه ی پایان تیتراسیون(هم عرضی اکی والان).

• خطا در برداشتن حجم های دقیق از محلول که سبب ایجاد خطا در محاسبات می شود.

منابع و ماخذ:

• طراحی راکتورهای شیمیایی ( ترجمه دکتر مرتضی سهرابی ) صفحات : 11 و 12 و13 و 17.

تعیین درجه واکنش(ازمایشگاه شیمی فیزیک)

واکنش تیوسولفات سدیم با اسید نیتریک

گزارش کار آزمایش تاثیر دما بر سرعت واکنش

واکنش بین اسید سولفوریک و تیوسولفات سدیم

گزارش کار تاثیر دما بر سرعت واکنش شیمیایی

نمودار اثر دما بر سرعت واکنش

تعیین ثابت هیدرولیز اتیل استات در محیط اسیدی