ҚҰлажанов қ. С., Таусарова б. Р

Зертханалық жұмыс № 3.
Гидроксил иондарының қатынасуымен жүретін күрделі эфирлердің сабындалу жылдамдығын зерттеу

Этилацетаттың сілті ерітіндісімен сабындалу реакциясы соңына дейін жүретін бимолекулалық реакцияға жатады:

CH₃COOC₂H₅+NaOH↔CH₃COONa+ C₂H₅OH

Әрекеттесуші заттар суда еріген және олардың концентрациялары тәжірибе кезінде өзгереді. Бұл реакцияның жылдамдығы эфир мен сілтінің концентрациясына пропорционал және 2-реттік кинетикалық теңдеумен анықталады:

 
 ^{ dC }  KC

_d 0щ

• 
  С_щ
  

С
0эф

• 
  С_х ,
  

(7.25)

 

мұнда С_о,_сіл және С_о,_эф – сілті және эфирдің бастапқы концентрациялары; С_сіл және С_х – τ уақытта әрекеттескен сілті және эфир концентрациялары. К - реакция жылдамдығының константасы.

(7.25) теңдеуді интегралдып, мына өрнекті аламыз:

2.3
0ф 0щ
 С 

  С С С
^{K } C
𝑙g

0щ
0эф. 0щ 0эф
 С 
(7.26)

C С

х

2
Егер әрекеттесетін заттар эквиваленттік мөлшерде алынса, теңдеу келесі түрде болады:

Интегралдасақ:

• 
  ^dC  KC _d 0щ
  

• 
  С_х 
  

(7.27)

K  ¹ _ ^Cx _.

 C _0щ С _0щ  С_х
(7.28)

Жұмыс мақсаты: жылдамдық константасын анықтау (аналитикалық және сызбалық әдіс) және этилацетаттың сілті ерітіндісімен сабындалу реакциясының активтену энергиясын анықтау.


Аспаптар мен ыдыстар: термостат, бюреткалар, пипеткалар, 250 мл-лік колбалар, титрлеуге арналған колбалар.


Реактивтер: ^NaOH , эфир және ^HCl ерітінділері, (барлық ерітінділердің концентрациялары 0,025н), фенолфталейн.


Жұмыстың орындалу тәртібі:

1. 
   Бір температурада кинетикалық тәжірибе жүргізу.
   
2. 
   Реакцияның жылдамдық константасын есептеу.
   
3. 
   Сызба бойынша lg K - 1/T активтену энергиясын анықтау. Басқа температурадағы реакция жылдамдығының тұрақтысы мәнін анықтамадан алады.
   

Колбалардың біреуіне (200 мл-лік) бюреткадан 50 мл күрделі эфир ерітіндісін (0,025н), екіншісіне 50 мл сілті ерітіндісін (0,025н) құяды. Колбаларды тығындармен жауып, термостатқа (25-дан 40С аралығында) орналастырады. 10-15 мин соң сілті ерітіндісін эфирге құяды, эфирі бар колбаны термостаттан алмайды. Ерітінділерді араластыру кезінде секундомерді қосады. 10 мл көлемі бар үлгіні шамамен пипеткамен 5,10,20,30,40,50,80 минут аралығында алады. Әр үлгіге 15 мл 0,025н ^HCl қосады. ^HCl артық мөлшерін сілті ерітіндісімен (0,025н) фенолфталейн қатысында титрлейді.

N V  N V 
(7.29)

С_х  С_0щ 
1 1 2 2
V

Зерттелетін реакциялар үшін эксперименталды берілгендер
¹  
С

координатасында түзу сызықты болу керек. Дифференциалды кинетикалық теңдеуді, С_А=С_В кезінде екінші ретті реакция үшін интегралдағанда (7.27), алынатыны:

¹  К  ¹

С С₀
(7.30)

Оське көлбеулік бұрышының тангенсі бойынша К-ны сызбалық әдіспен

табады:
K  tg .

Әр түрлі температурадағы жылдамдық константасының алынған мәндері

(үштен кем емес)
𝑙gK 1/ T
сызба түрінде көрсетеді, осыдан реакцияның

активтену энергиясын анықтайды. Реакция константасының температурадан тәуелділігі Аррениус теңдеуімен (7.20) бейнеленеді:

d𝑙nK
dT
_ 
RT ²

Интегралдаған соң теңдеу келесі түрде болады:


𝑙nK
мұнда K - жылдамдық константасы;
E – активтену энергиясы;
  _RT  𝑙nK ₀ ,

Т – тәжірибе кезіндегі температура;
R – универсал газ тұрақтысы, 1,987 кал. моль^-1град^-1 немесе 8,31 Дж/ моль^-1град^-1 тең;
^K₀ - экспоненциал алдындағы көбейткіш.


tg   ^

, tg^    
 _{ , }

2.3R ^

2.3R ^
tg    ,


2.3R

  2,3Rtg   .
Нәтижесін келесі түрде анықтайды: Жұмыс атауы:
Күні:
Тәжірибе температурасы:

Өлшеу реті №	Реакция басталуынан кейінгі аралық уақыт, мин	Үлгіні титрлеуге кеткен сілті көлемі, мл	С0 сілті- Сх	Сх	Жылдамдық константасы
… … …

Активтену энергиясын К анықтау үшін

¹  f 
С

және

𝑙gK

 ¹ 

 f
 _T 

 

1
тәуелділігінде сызба тұрғызу керек. Энергия шамасының өлшемі R өлшемділігін таңдаумен анықталады, яғни (Е) кал.моль^-1 немесе джоуль

моль^-1.
𝑙gK  _T
тәуелділігінің сызбасы
^K₀ - экспоненциал алдындағы

көбейткішті анықтауға мүмкіндік береді. Алынған К шамасын анықтамалық берілгенмен салыстыру керек.


Тест тапсырмалары

1. 
   Химиялық реакция жылдамдығы дегеніміз :
   

а) әрекеттесетін заттың біреуінің концентрациясының уақыт бірлігіне байланысты өзгеруі;
б) бүтін өнімнің уақыт бірлігіндегі шығымы;
в) бастапқы заттың уақыт бірлігіндегі өзгеру дәрежесі; г) заттың жартылай өзгеру уақыты.