Практикум по физической химии. Лабораторные работы: Методическое пособие, страница 8

В данной работе для измерения количества иода, образовавшегося по реакции (1) к заданному моменту времени, применяется следующий прием. В исходную реакционную смесь добавляют небольшое количество тиосульфата натрия, который взаимодействует с J₂.

В момент исчерпания добавленного количества тиосульфата, в растворе появляется свободный J₂, который, в присутствии крахмала, вызывает интенсивное окрашивание. Если начальные концентрации всех веществ не меняются от опыта к опыту, моменту начала окрашивания раствора будет соответствовать определенная глубина реакции x.

Таким образом

1/W ~ (t–t_o) ~ exp(E_a/RT)

и энергия активации может быть найдена из зависимости величины (t–t_o) от температуры.

Порядок выполнения работы

На аналитических весах взвешивают необходимые количества сухих реагентов, для приготовления следующих исходных водных растворов:

- 0,2M KJ;

- 0,01M Na₂S₂O₃;

- 0,09M K₂S₂O₈;

- 2% водный раствор крахмала.

В трех колбах на 100 мл. готовят рабочие растворы:

- раствор N1: 10 мл раствора KJ + 10 мл раствора Na₂S₂O₃ + 5мл раствора крахмала.

В три колбы на 50 мл отбирают аликвоты:

- раствор N2: 20 мл раствора K₂S₂O₈.

Колбы с растворами термостатируют в течение 15 мин, затем в колбу с раствором N1 переносят раствор N2 и включают секундомер. Смесь в колбе перемешивают и оставляют в термостате. Через некоторое время раствор в реакционной колбе приобретает интенсивный сине-фиолетовый цвет. Момент начала окрашивания фиксируют. Рекомендуемые температуры проведения опытов 25, 30, 35, 40, 45^оС. При одной и той же температуре эксперимент проводят 3 раза.

При измерении энергии активации реакции в присутствие добавок железа(II) к раствору K₂S₂O₈ добавляют 1 мл 0,01M FeSO₄. В этом случае рекомендуемые температуры проведения опытов 15, 20, 25, 30, 35^оС.

Все данные заносятся в таблицу, строят графики, из которых определяют энергию активации.

При выполнении лабораторной работы ввиду ограниченности времени рекомендуется проводить измерения в одном из вариантов: без добавок железа(II) или с добавкой железа(II).

      Литература:

1. P.R.Scott. How catalysts work – or don’t? Education in chemistry, may, 1995.

2. Травин С.О., Травина О.А., Пурмаль А.П., Скурлатов Ю.Н., Жемчужникова Т.А., Якубов Х.М. Каталитические свойства трехъядерного комплекса Fe₃O(AcO)₆(H₂O)₆HOCH₃COOH. Химическая физика, 1983 N9 стр. 1247.

3. Некрасов Основы общей химии. любое издание.

К-9.2. Влияние ионной силы раствора на кинетику реакции взаимодействия персульфат-ионов с иодид-ионами

Влияние ионной силы раствора на скорость реакции между ионами. Солевой эффект.

1.1 Уравнение Бренстеда–Бьеррума

Теория переходного состояния, строго говоря, применима только для рассмотрения реакций в идеальных газах. В растворе образование активированного комплекса из исходных частиц сопровождается теми или иными изменениями взаимодействий между молекулами реагентов с молекулами растворителя. Учет этих взаимодействий в растворах можно провести исходя из термодинамической формы основного уравнения теории переходного состояния.

Для реальных растворов константа скорости равна:

(1)

В этом уравнение есть разность энергий Гиббса активированного комплекса и исходных частиц при концентрациях 1 М. Величина  связана со стандартным изменением энергии Гиббса соотношением:

(2)

где  – изменение стандартной энергии Гиббса при коэффициентах активности реагентов и активированного комплекса равных единицы, и  – коэффициенты активности реагентов и активированного комплекса.

Используя уравнения (1) и (2), нетрудно получить выражение для константы химической реакции, протекающей в растворе:

(3)

где k_o – константа скорости реакции в среде, для которой коэффициенты активности исходных частиц и активированного комплекса приняты равными единицы.