Iwona Kamińska Poniedziałek, 28.02.2011 r. godz. 15:00Paulina KrzemińskaKinga Makos
Ćwiczenie 12: Wpływ stężenia katalizatora na szybkość inwersji sacharozy
Cel:
Wyznaczenie zależności stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy od stężenia kwasu HCl, będącego katalizatorem reakcji.
Przebieg doświadczenia:
Najpierw sporządziłyśmy roztwór sacharozy odważając 20,313 gram substancji i rozpuszczając ją w 100 ml wody destylowanej. Następnie odpipetowałyśmy pięć części współmiernych do pięciu kolbek o pojemności 50 ml. Nasze doświadczenie polegało na zaobserwowaniu kąta skręcalności poszczególnych próbek, do których dodaliśmy wodę destylowaną oraz kwas solny o stężeniu odpowiednio: 3, 2 i 1 [mol/dm3].
Podczas przeprowadzenia doświadczenia w naszym układzie zachodziła następująca reakcja:
C12H22O11sacharozaH+,H2OC6H12O6glukoza+C6H12O6fruktoza
Temperatura w jakiej przeprowadzałyśmy pomiary wynosiła T=22,5oC.
Wyniki pomiarów:
Kąt skręcalności płaszczyzny dla roztworu sacharozy z dodatkiem wody destylowanej wynosił 13,5o. W poniższej tabeli zamieszczamy wyniki dla roztworu sacharozy z dodatkiem kwasu o konkretnym stężeniu:
3M HCl
t [min]
0
10
15
20
25
30
kąt [o]
11,45
10,10
9,60
7,00
5,50
4,30
2M HCl
40
50
12,65
11,80
10,00
8,20
6,45
4,80
1M HCl
12,95
11,60
10,55
9,35
8,45
Opracowanie wyników:
1. Obliczanie kąta skręcania dla mieszaniny poreakcyjnej ze wzoru:
α∞=-α00,44-0,005t
Gdzie:a0 – kąt skręcania płaszczyzny polaryzacji przed reakcją a¥ - kąt skręcania mieszaniny poreakcyjnej t – temperatura w oC
Po podstawieniu naszych wartości do powyższego wzoru, otrzymałyśmy wartość a¥ = -4,42o.
2. Sporządzenie wykresów zależności lnα0-α∞αt-α∞ od czasu dla naszych stężeń HCl.
Program Excel, który użyłyśmy do skonstruowania powyższych wykresów, wygenerował wartości stałych k dla poszczególnych stężeń kwasów, co przedstawiamy w poniższej tabeli:
cHCl [mol/dm3]
k
1
0,0063
2
0,0126
3
0,0209
3. Wykres zależności stałej szybkości reakcji od stężenia HCl.
4. Korzystając z poniższego równania wyznaczenie stałych k0 (opisuje szybkość reakcji bez katalizatora) i k’ (opisuje szybkość reakcji z katalizatorem):
-dSdt=k0+k'H+∙S
Powyższe równanie pokazuje, iż stałe szybkości oraz szybkość reakcji są powiązane liniową zależnością ze stężeniem katalizatora (HCl). Szukane stałe można odczytać z wykresu zależności stałej szybkości od stężenia kwasu. Otrzymujemy wartości: k0 = -0,0013, k’ = 0,0073.
Wnioski:
Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, iż wraz ze wzrostem stężenia rośnie szybkość reakcji, a co za tym idzie również szybkość reakcji. Zależność między stężeniem katalizatora, a stałą szybkości jest zależnością liniową, co ilustrują wykresy.
Hydroliza sacharozy w środowisku wodnym, bez dodatku kwasu przebiega bardzo powoli, natomiast wraz z zwiększeniem stężenia dodawanego kwasu, reakcja przebiega znacznie szybciej.
...
pu_lina