Химия \ Физическая химия

Практикум по физической химии: Методическое пособие с описанием лабораторных работ, выполняемых в практикумах по химической термодинамике и химической кинетике, страница 11

На основе механизма реакции объясните наблюдаемые в этих экспериментах явления.

3.  Исследование зависимости периода и амплитуды  колебаний от концентраций реагентов

В квазигармоническом режиме исследовать зависимость периода и амплитуды колебаний от концентраций малоновой кислоты и бромата калия. Для этих целей приготовить следующие растворы:

Параметр

Раствор 4

Раствор 5

Раствор 6

Раствор 7

[Сe(SO4)2]0, M

10–3

10–3

10–3

10–3

[BrO3–]0, M

6 ·10–2

6 ·10–2

1·10–1

1·10–2

[CH2(COOH)2]0, M

0.8

1.5

1.2

1.2

[H2SO4]0, M

1.5

1.5

1.5

1.5

Приготовив раствор, быстро перемешать его стеклянной палочкой и записать изменение оптической плотности от времени на длине волны l = 380 нм или l = 420 нм. Использовать для этих целей кюветы с длиной оптического пути 1–3 см.

Нарисовать графики зависимости периода колебаний от логарифма концентрации бромата и малоновой кислоты. Ввиду того что процесс в целях упрощения методики проводят в кювете без перемешивания, амплитуду и период колебаний измеряют по первым периодам. При построении зависимостей учесть также значение периода колебаний, полученное в эксперименте с раствором 3.

4.  Влияния выбора катализатора на реакцию Белоусова-Жаботинского.

Колебания в реакции окисления малоновой кислоты броматом возможны не только при использовании в качестве катализатора ионов церия. Подходящим катализатором является, например, фенантролиновый комплекс железа Fe(Phen)3SO4. Эта система удобна тем, что визуально наблюдается более заметное изменение окраски раствора, цвет меняется от красного к бледно-синему.

При выполнении работы студенты используют два готовых раствора

– раствор №1: 0.6 N H2SO4;

– раствор №2: 0.25 M  Fe(Phen)3SO4 в 0.6 N H2SO4.

Кроме этого, два раствора, объемом 5 мл каждый, студенты готовят самостоятельно

– раствор №3: 0.32 М KBrO3 в 0.6 Н H2SO4;

– раствор №4: 1.2 М малоновая кислота в 0.6 Н H2SO4

Для приготовления рабочего раствора смешивают 3.0 мл раствора №3 и 3.0 мл раствора №4, затем добавляют 0.1 мл раствора №2 и перемешивают. Быстро заполняют полученным раствором кювету (l = 0.5 см) и снимают несколько спектров в области 400–700 нм, используя спектрофотометр Agilent. Выделяют спектры поглощения двух устойчивых состояний, между которыми происходят переходы. Затем в параллельном опыте снимают кинетику процесса на длине волны 500 нм или на длине волны, выбранной по результатам первого опыта.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  Goldbeter A. Biochemical oscillations and cellular rhythms: the molecular bases of periodic and chaotic behavior, Cambridge University Press: Cambridge, U. K., 1996.

2.  Frank U. F. // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1967. 71. P. 789.

3.  Bredig G., Weinmayr J. // Z. Physik. Chem. 1903. 42. P. 601.

4.  Lippmann G. // Ann. Phys. 1873. Ser. 2. 149. P. 546–561.

5.  Колебанияи бегущие волны в химических системах.      М.: Мир, 1988. (Oscillations and traveling waves in chemical systems, Eds. R. J. Field, M. Burger, A Wiley-Interscience, N. Y., 1985).

6.  ЖаботинскийА.М. Периодические процессы окисления малоновой кислоты в растворе (исследование кинетики реакции Белоусова) // Биофизика. 1964. 9. C. 306–311.

7.  Zaikin A. N., Zhabotinskii A. M. Concetration wave propa-gation in a two-dimensional, liquid-phase self-oscillating system // Nature. 1970. 225. P. 535–537.

8.  Demas J. N., Dimente D. An oscillating chemical reaction with a luminescent indicator. // J. Chem. Educ. 1973. 50. P. 357–358.

9.  ЖаботинскийА.М. Периодические окислительные реакции в жидкой фазе. // ДАН СССР. 1964. 157(2). C. 392–395.

Скачать файл