Iwona Kamińska Poniedziałek, 28.02.2011 r. godz. 15:00Paulina KrzemińskaKinga Makos
Ćwiczenie 12: Wpływ stężenia katalizatora na szybkość inwersji sacharozy
Cel:
Wyznaczenie zależności stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy od stężenia kwasu HCl, będącego katalizatorem reakcji.
Przebieg doświadczenia:
Najpierw sporządziłyśmy roztwór sacharozy odważając 20,313 gram substancji i rozpuszczając ją w 100 ml wody destylowanej. Następnie odpipetowałyśmy pięć części współmiernych do pięciu kolbek o pojemności 50 ml. Nasze doświadczenie polegało na zaobserwowaniu kąta skręcalności poszczególnych próbek, do których dodaliśmy wodę destylowaną oraz kwas solny o stężeniu odpowiednio: 3, 2 i 1 [mol/dm3].
Podczas przeprowadzenia doświadczenia w naszym układzie zachodziła następująca reakcja:
Temperatura w jakiej przeprowadzałyśmy pomiary wynosiła T=22,5oC.
Wyniki pomiarów:
Kąt skręcalności płaszczyzny dla roztworu sacharozy z dodatkiem wody destylowanej wynosił 13,5o. W poniższej tabeli zamieszczamy wyniki dla roztworu sacharozy z dodatkiem kwasu o konkretnym stężeniu:
3M HCl
t [min]
0
10
15
20
25
30
kąt [o]
11,45
10,10
9,60
7,00
5,50
4,30
2M HCl
40
50
12,65
11,80
10,00
8,20
6,45
4,80
1M HCl
12,95
11,60
10,55
9,35
8,45
Opracowanie wyników:
1. Obliczanie kąta skręcania dla mieszaniny poreakcyjnej ze wzoru:
Gdzie:a0 – kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji przed reakcją a¥ - kąt skręcania mieszaniny poreakcyjnej t – temperatura w oC
Po podstawieniu naszych wartości do powyższego wzoru, otrzymałyśmy wartość a¥ = -4,42o.
2. Sporządzenie wykresów zależności od czasu dla naszych stężeń HCl.
Program Excel, który użyłyśmy do skonstruowania powyższych wykresów, wygenerował wartości stałych k dla poszczególnych stężeń kwasów, co przedstawiamy w poniższej tabeli:
cHCl [mol/dm3]
k
1
0,0063
2
0,0126
3
0,0209
3. Wykres zależności stałej szybkości reakcji od stężenia HCl.
4. Korzystając z poniższego równania wyznaczenie stałych k0 (opisuje szybkość reakcji bez katalizatora) i k’ (opisuje szybkość reakcji z katalizatorem):
Powyższe równanie pokazuje, iż stałe szybkości oraz szybkość reakcji są powiązane liniową zależnością ze stężeniem katalizatora (HCl). Szukane stałe można odczytać z wykresu zależności stałej szybkości od stężenia kwasu. Otrzymujemy wartości: k0 = -0,0013, k’ = 0,0073.
Wnioski:
Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, iż wraz ze wzrostem stężenia rośnie szybkość reakcji, a co za tym idzie również szybkość reakcji. Zależność między stężeniem katalizatora, a stałą szybkości jest zależnością liniową, co ilustrują wykresy.
Hydroliza sacharozy w środowisku wodnym, bez dodatku kwasu przebiega bardzo powoli, natomiast wraz z zwiększeniem stężenia dodawanego kwasu, reakcja przebiega znacznie szybciej.
Otrzymałyśmy ujemną wartość k0, co jest wynikiem niepoprawnym. Najprawdopodobniej jest to spowodowane niedokładnością pomiarów (np. zbyt późnym odczytem kąta skręcalności) lub niedokładnym odmierzeniem ilości dodawanego kwasu.
pu_lina