Теоретичний мінімум.

При підвищенні температури швидкість реакції та константа швидкості реакції збільшуються. Згідно з емпіричним правилом Вант-Гоффа, при підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість реакції збільшується приблизно в 2-4 рази. Математично ця залежність визначається співвідношенням:

або

де v₁ та k₁ – швидкість та константа швидкості реакції при початковій температурі Т₁;

v₂ та k₂ – швидкість та константа швидкості реакції при кінцевій температурі Т₂;

γ – температурний коефіцієнт швидкості, який показує в скільки разів збільшується швидкість реакції при підвищенні температури на кожні 10 градусів.

За рівнянням Арреніуса константа швидкості реакції:

де A = p·z₀ – передекспоненційний множник, який не залежить від температури;

z₀ – загальне число зіткнень молекул в секунду в одиниці об’єму;

p – стеричний множник, який характеризує ймовірність реалізації сприятливих для взаємодії орієнтацій молекул;

E_А – енергія активації хімічної реакції, кДж/моль;

R – універсальна газова стала (R = 8,3110^-3 кДж/(мольК))

T – абсолютна температура, К.

Енергія активації – це мінімальна надлишкова енергія (порівняно з середньою енергією молекул при даній температурі), яка необхідна для здійснення акту хімічної взаємодії. Вона витрачається на послаблення або розрив зв’язків між атомами молекул реагентів і на перехід молекул у активований стан. Чим більша енергія активації реакції, тим меншими є швидкість реакції та константа швидкості.

Хід виконання роботи.

При кімнатній температурі в одну пробірку влийте з бюретки 3 мл розчину натрій тіосульфату 0,1 н, в іншу – 3 мл розчину сульфатної кислоти 1 н. Прилийте розчин сульфатної кислоти до розчину натрій тіосульфату, визначте час, який пройшов з моменту зливання розчинів до моменту помутніння. Результати експерименту запишіть до таблиці 3.2.

Щоб провести аналогічний дослід при 40 С, пробірки з 3 мл розчину натрій тіосульфату та 3 мл розчину сульфатної кислоти вміщують у водяну баню з температурою 40 С. Протягом 5 хвилин обидві пробірки термостатують, а потім до розчину солі доливають розчин сульфатної кислоти (причому, пробірку з натрій тіосульфатом не виймають при цьому з бані).

Визначте час, який пройшов з моменту зливання розчинів до моменту помутніння. Результати експерименту запишіть до таблиці.

Аналогічно проведіть експеримент при 60 С. Результати також запишіть до таблиці.

Таблиця 3.2. – Залежність швидкості реакції від температури

Температура		Час до початку помутніння, τ, c	Величина 100 , c1 τ пропорційна швидкості	Температурний коефіцієнт, 	Енергія активації ЕА, кДж/моль
t ,C	T, К

Обробка результатів

1. Обчисліть відносну швидкість реакції при кожній з температур:

2. Побудуйте графік залежності швидкості реакції від температури v_t(t), відкладаючи на осі абсцис температуру, а на осі ординат – відносну швидкість.

3. Розрахуйте температурний коефіцієнт швидкості реакції для кожного інтервалу температур (γ_і) та середнє його значення (γ_сер):

_{∆ T/10}

γ₁ = √ V_T2/V_T1 ∆T₁ = T₂ – T₁, К;

_{∆ T/10}

γ₂ = √ V_T3/V_T2 ∆T₂ = T₃ – T₂, К;

_{∆ T/10}

γ₃ = √ V_T3/V_T1 ∆T₃ = T₃ – T₁, К;

4. За рівнянням Арреніуса визначте енергію активації реакції:

, кДж/моль

R – універсальна газова стала (8,3110^-3 кДж/(мольК), де Т_х дорівнює Т₂ або Т₃.

5. Результати обчислень занесіть до таблиці та поясніть збільшення швидкості хімічної реакції при збільшенні температури.