Нахождение скорости фотохимической реакции с определением её квантового выхода

Цель работы.

Нахождение скорости фотохимической реакции с определением её квантового выхода.

Изучаемая реакция:

H₂O₂ + hv → H₂O + (1/2) O₂

a) H₂O₂ + hv → H₂O₂^*

б) H₂O₂^* → 2OH^.

в) OH^. + H₂O₂ → H₂O + HO₂^.

г) HO₂ + H₂O₂ → H₂O + H₂O₄ + OH^.

д) H₂O₄ + hv → 2OH^. + O₂

Ход работы.

1. Проверить герметичность установки.

Компоненты установки:

• Колба с H₂O₂
• Чехол (непр.)
• Кран на атмосферу
• Бюретка
• Сосуд урав.
• Лампа
1. Включить ртутную квантовую лампу, через 3 минуты после включения направить её на колбу с H₂O₂.
2. Первый отсчёт записать через 0,5 – 1 см³ кислорода, затем снимать измерения каждые 2 минуты.
3. Прекратить опыт, когда выделится 48 – 50 см³ газа.

Измерения и расчёты.

S_сеч = 7,19 см²

I = 1.4 А

C_H2O2 = 0.3

№ измерения	Время от начала реакции	Показание бюретки	Объём газа, см3	Скорость реакции, см3ּмин-1	lg υ(τ)
1	1	1	1	3,25	0,51
2	3	7,5	7,5	4,50	0,65
3	5	16,5	16,5	4,65	0,67
4	7	25,8	25,8	5,25	0,72
5	9	36,3	36,3	4,65	0,67
6	11	45,8	45,8	4,20	0,62
7	13	54	54	-	-

V_ij = (a_tj – a_ti) / (t_j – t_i) где (t_j – t_i) = 2

V = A exp (Yt) = 6,83

Y = (0,65 – 0,44) / 3 = 0,07

lg (A) = 0,44  => A = 10^0,44 = 2,75

V_max = 5,25 см³/мин = 0,00046 моль/с

V_max = (dN_мол / N_a)dT  =>  dN_мол/dT = V_{max *} N_a = 0.0027 * 10²³ с^-1

E/T = (N_hυ * hυ) / t = C_H2O2 * P   =>  N_hυ / t = (C_H2O2 *P) / hυ

Где P = P_уд * S_сеч = 1 Вт/см² * 7,19 см² = 7,19 Вт

N_hυ / t = 0,03376 * 10²⁰ с^-1

Квантовый выход:

γ = (dN_мол/dt) / (N_hυ / t) = (V_{max *} N_a* hυ) / (C_H2O2 * P)

γ = 79.97

Графики зависимости V(t) и lg(t)

Расчёт погрешности.

γ_теор. = 80

δ, % = (γ_теор. – γ) / γ_теор. * 100 %

δ, % = (80 – 79,97) / 80 * 100 % = 0,0375 %

Вывод.

В работе были определены скорость цепной фотохимической реакции и её квантовый выход.

Ввиду малого значения погрешности, 0,0375 %, метод можно считать пригодным для определения этих величин.