Нахождение истинной константы скорости реакции йодирования ацетона и константы протонирования ацетона

Теоретическая часть

Для изучения кинетики йодирования ацетона был применен спектрофотометрический метод. Сам ацетон не имеет поглощения в видимой области и ближнем ультрафиолете, его иодид тоже, а вот сам йод имеет 2 полосы поглощения 350, 420 нм. Следовательно по убыли йода мы можем наблюдать кинетику реакции йодирования ацетона.

CH3COCH3 + I2 ® CH2COCH2I + HI

Первая цель данной нашей работы как раз найти константу скорости второго процесса, ведь именно она является лимитирующей. Одновременно с этим метод позволяет вычислить косвенным методом константу равновесия между протонированной и депротонированной форм ацетона в растворе, используя следующие формулы:

Последняя формула как раз позволяет нам связать  скорость реакции с концентрацией ацетона, начальную количество которого мы хорошо знаем, а изменение его во времени тождественно соответствуют убыли йода, который мы легко можем фиксировать. Для удобства вводим эффективную константу:

, где a – степень диссоциации,

Вводится константа эффективная:

где l - толщина кюветы, а ε - коэффициент экстинции йода на данной длине волны.

А для удобства расчетов и обработки экспериментальных данным преобразуем зависимость для K_эф к следующему виду.

В принципе всего этого достаточно для проведения экспериментов и расчетов.

Экспериментальная часть

Ход работы:

1.  Приготовили растворы йода и сняли их оптическую плотность:

По этим точкам был построен график и вычислен коэффициент экстинкции:

Из графика D = -0.123 + 25384*C, отсюда

ε = 25384/0.7 = 36263 (толщина кюветы 0.7 см).

2.   Провели кинетические измерения с растворами, содержацими 7.5E-5 моль\л йода, 0.1 моль\л ацетона и разными концентрациями соляной кислоты, по показанием первой минуты работы прибора были посчитаны величины  (на примере оптыа с 0.05 М кислотой):

Аналогичным образом посчитаны и остальные опыты, данные внесены в таблицу(для расчета K_эф использовали формулу -):

3.  Построили по этим данным график в координатах: 1\ K_эф - 1\ С _HCl :

Уравнение прямой получилось в виде 529330 + 135352.2*x.

Следовательно имея уравнение: ,  Значение 529330 соответствует , а 135352.2 соответствует 1/. Отсюда легко вычислить, что:

 = 1.89 E-6,  a    = 3.91