- •Пәннің оқу-әдістемелік кешені
- •5B072800 - Өңдеу өндірістерінің технологиясы (салалар бойынша) және 5в072700 - Азық-түлік өнімдерінің технологиясы мамандықтары үшін пәнінің оқу-әдістемелік материалы
- •1.2 Тамақ өнеркәсібіндегі аналитикалық химияның маңызы
- •Химияның негізгі стехиометриялық заңдарын қолдана білу;
- •Сонымен бірге заттың мөлшері «моль» деген ұғымды түсініп,
- •Газдардың заңдарын қолданып, олардың молярлық массаларын анықтауды білу қажет.
- •2.1. Гомогенді жүйедегі тепе-теңдік. Диссоцициялану реакциялары
- •2.2. Әлсіз электролиттердің диссоциациясына біртектес иондардың әсері.
- •Судың диссоциациясы. Сутектік және гидроксидтік көрсеткіштер.
- •Әлсіз қышқыл мен әлсіз негіздің ерітінділерінің рН есептеу.
- •Дәріс № 3. Буфер ерітінділер, тұздар гидролизі
- •Буфер ерітінділер
- •Тұздар гидролизі
- •3.1 Буфер ерітінділер
- •4.2. Аморфты және кристалды тұнбалар
- •Дәріс №5. Гравиметриялық анализ әдісінің орындалу техникасы
- •5.2 Гравиметрия әдісіндегі есептеулер
- •5.2 Гравиметрия әдісіндегі есептеулер
- •6.1. Стандартты заттар, олардың ерітінділерін дайындау
- •6.2. Титриметрияда қолданылатын ыдыстар
- •6.1. Стандартты заттар, олардың ерітінділерін дайындау
- •6.2. Титриметрияда қолданылатын ыдыстар
- •Титрлеу әдісінің түрлері
- •Қышқыл-негізді титрлеу, әдістің мәні, қолданылуы
- •7.1 Титрлеу әдісінің түрлері
- •7.2 Қышқыл-негізді титрлеу, әдістің мәні, қолданылуы
- •8 .1 Қышқыл-негіздік индикаторлар
- •8.2. Тамақ өнеркәсібінде техника-химиялық тексеруге қышқыл-негіздік титрлеуді қолдану
- •9.1. Тотығу-тотықсыздану реакциясын пайдаланып титрлеу әдісі
- •9.2. Перманганатометрия, бихроматометрия, иодометрия
- •9.1. Тотығу-тотықсыздану реакциясын пайдаланып титрлеу әдісі
- •10.3 Комплексонометриялық титрлеу
- •11.1 Тұндыру тәсілімен титрлеу
- •11.2 Аргентометрия. Роданометрия
- •11.1 Тұндыру тәсілімен титрлеу
- •11.2 Аргентометрия. Роданометрия (тиоцианометрия )
- •Потенциометрия. Потенциометриялық титрлеу
- •Кондуктометриялық анализ
- •12.2 Кондуктометриялық анализ
- •13.1 Вольтамперометрия. Амперометриялық титрлеу
- •13.2 Кулонометриялық анализ
- •1)Түсті индикаторлар әдісі.
- •2)Потенциометриялық әдіс.
- •3)Амперометриялық әдіс.
- •14 .1 Абсорбционды спектроскопия.
- •14.2 Фотометриялық (спектрофотометриялық) титрлеу
- •15.1 Хроматография, негізгі түсініктері
- •15.2Хроматографиялық анализ
- •15.1 Хроматография, негізгі түсініктері
- •15.2 Хроматографиялық анализ
- •Сабақтың мақсаты: Гравиметрия әдісіндегі тұнбаға түсіру жағдайын, фильтрлеуді, үлгі алуды үйрену
- •Жұмысты орындау
- •Сабақтың мақсаты: Кептіргіш пеште жұмыс орындауды үйрену, бюксті тұрақты массаға келтіруді білу
- •Қышқыл–негіздік титрлеу, протолитометрия
- •§69 [Алексеев] ).
- •Жұмысты орындау
- •Натрий гидроксиді мен карбонатын бір ерітіндіден анықтау
- •Жұмысты орындау
- •Нанның қышқылдығын анықтау
- •Жұмысты орындау
- •Жұмысты орындау
- •Зертханалық жұмыс тотығу-тотықсыздану реакциясын қолданып титрлеу, редоксиметрия
- •Жұмысқа байланысты сұрақтар:
- •Жұмысты орындау
- •Жұмысқа байланысты сұрақтар
- •Тақырыпқа байланысты сұрақтар:
- •Хлорлы сутек қышқылын потенциометриялық титрлеу
- •Зертханалық сабақтың тақырыбы № 12 бір негізді қышқылды кондуктометриялық анықтау зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар
- •Судың жалпы кермектігін анықтау
- •Әлсіз және күшті қышқыл қоспасын кондуктометриялық титрлеу.
- •Зертханалық сабақтың тақырыбы № 13 мысты амперометриялық титрлеу Зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар
- •Зертханалық сабақтың тақырыбы № 14 ауыз суындағы темірді (ііі) роданидті комплекс түрінде фотометриялық әіспен анықтау зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар
- •Кобальт (іі) ионының концентрациясын анықтау
- •Зертханалық сабақтың тақырыбы № 15
- •Тұнбалық хроматография әдісі арқылы элементтерді анықтау
- •Тұнбалық хроматография әдісімен никель иондарының концентрациясын анықтау
- •Химиялық зертханада жұмыс істеу ережелері және зертханалық жұмыстар есебін өткізу тәртібі
- •Лабараториялық жұмыс2
- •Лабараториялық жұмыс3
- •Лабараториялық жұмыс6
- •2. Берілген системадағы дисперсті фазанын тұнбаға
- •IV. Жұмыстың барысы:
- •V.Бақылау сұрақтары мен есептері.
Лабараториялық жұмыс3
ФЕНОЛ-СУ СИСТЕМАСЫНЫҢ ӨЗАРА ЕРІГІШТІК ДИАГРАММАСЫН ҚҰРУ
І. Жұмыстын мақсаты. Шекті араласатын заттардаң туратын системалармен танысу.
Фенол-су қос компонентті системаныі озара ерігіштік диаграммасын куру.
ІІ. Жұмысқа керекті заттар: Әр турлі қатынаста алынған фенол-су қоспасы бар ампулалар, термометр, су банясы, электроплтка, араластырғыш.
ІІІ. Теориялық бөлім: Барлық сұйықтарды бір-бірінде ерігіштігіне қарай бірнеше топқа боледі:
а) Бір-бірінде шекті еритін сұйықтықтар: Екі компонентті системалар анилин-су, фенол, метил спирт-гексан және т.б.
Үш компонентті системалар: су-эфир-янтарь
қышқыл нитрил, бензол-бромформ-құмырсқа
қышқылы, су-ацетон-ксилол және т.б.
б) Бір-бірінде шексіз еритін сұйықтықтар. Екі компонентті системалар: метил спирті-су, бензол-толуол, гептан-гексан жіне т.б. Үш компонентті системалар бензол-хлороформ-торт хлорлы коміртек, су-хлороформ-сірке қышқылы және т.б. Егер екі сұйықтықтарды бір-бірінде шекті еритін сұйықтар деп атайды. Мысалы ретінде су-анилин екі компонентті системасын алуға болады.
Егер белгілі температурада, мысалы 200 С, судын белгілі молшеріне (ІІ-сурет, А нұқтес) үнемі араластыра отырып анилин қосатын, болсақ, анилиннің алғашқы порциялары суда еріп, біртекті ерітінді аламыз. Су анилинге толық қаныққан кезде (В нуктес) ерітіндіге анилинді коса туссек, суға қаныққан анилин қабаты (С нуктес) пайда болады. Алғашқыда бұл ерітіндінің, суға қаныққан анилин қабатының молшері аз болады. Анилинді қосу барысында әрбір қабаттың құрамы турақты құйде қалады да, олардың салыстырма мөлшері ғана өзгереді: судағы анилин мөлшері кеміп, анилиндегі су молшері арта түседі. Нәтижесінде сүдағы анилиннің қанық ерітіндісінең туратын қабат толық жойылады да, анилиндегі су ерітіндісі қалады. Оған анилинді қоса тусіп, мүмкіндігінше таза анилин қабатына жақындай туседі (Д нуктесі) Демек А нуктесінен В нуктесіне дейінгі аралықта анилиннін судағы біртекті ерітіндісі, ал С нуктесінен Д нуктесіне дейінгі аралықта судын анилиндегі біртекті ерітіндісі тузіледі. В нуктесінен С нуктесіне дейінгі аралық тендікте турған екі суйық фазадан, анилинге қаныққан су және суға қаныққан анилин фазаларынан турады. Берілген температурада олардын кұрамы туракты болады. Суйдық қабаттардын бетіндегі бу фазасы екеуіне де ортақ.
Температураны арттырғанда көптеген бір-бірінде шекті еритін суйықтықтардын озара ерігіштігі артады және оның белгілі бір мәнінде олар бір-бірінде шексіз еріп араласады. Бұл құбылысты түнгырет жан-жақты зерттеген орыс ғалымы В.Ф.Алексеев. Суйықтар бір-бірінде шексіз араласа бастайтын температураны ерудін критикалық температурасы деп атайды. Кейбір суйықтықтардың қоспасы үшін ерудін тек жоғарғы (аниоин-су, фенол-су, кукіртті коміртек-метилл спирті) кейбір суйықтықтардың қоспалары үшін тек томенгі (-коллодин-су, триметиламин-су), ал кейбір суйықтықтардың қоспалары үшін жоғарғы да, томенгі де (никотин-су) критикалық температурплары тән.
Жоғарыда қарастарылған су-анилин системасы үшін температураны біртіндеп арттыратын болсақ, суйықтардын озара ерігіштігі артады, ВС нодасы қысқара түседі, яғни қанық ертіндіге сәйкес келетін нуктелер озара жақындаса туседі (Е және Г, М және № нуктелері) К нуктесінде олар озара түйісіп, суйықтықтар осы нуктеген сәйкес келетін температурадан бастап, жоғары температуранын бәрінде бір-бірінде шексіз араласып, біртекті гомогенді суйық фаза түзеді. Анилин-су системасы үшін бұл температура-1680С және ол ерудін жоғары критикалық температурасы деп аталады. Бұл температурадан жоғары температурада анилин мен суды қандай қатынаста алса та системаның екі суйық фазаға болінуі болмайдыү ІІ-суреттегі ВК кисығы анилиннің температураға байланысты судағы ерігіштігінің артуын көрсетсе, СК кисығы судын анилиндегі ерігіштігінің артуын көрсетеді. Әдетте ВК және СК (немесе ВКС) кисыктарын бөліну кисыкта деп те атайды.
Бұл система үшін Гиббстік фазалар ережесін колдансак: бөліну облысында (ВКС кисыгының абсцисса өсімен шектелген бөлімі) еркіндік дәреже саны С=2-2+1=1 себебі компонент саны екеу-анилин және су, фаза саны екеу-сумен қаныққан анилин және анилинмен қаныққан су қабаттары, ал бөліну облысынан сырт облыста еркіндік дәреже саны с=2-1-1=2, компонент саны екеу-су және анилин, фаза саны біреу-анилин мен судын бір-біріндегі қанық ертінділері.
Кейбір суйықтықтар бір-бірінде томенгі температурада жақсы араласып ери бастайды, яғни температураны томендетенде олардың бір-біріндегі еркігіштігі арта туседі. Бұл процесс негізінен бір-бірімен әрекеттесіп, химиялық қосылыс түзуге бейім суйықтықтардың коспасы үшін тән. Температураны томендеткенде олар да бір-бірінде араласып шексіз ериді. Бұл кездегі температурасы деп атайды.
Мысалы, -коллидин-су системасы үшін ерудін томендегі критикалық температурасы – 12,50С. Одан томенгі температурада бұл суйықтықтар оза кез-келген қатыста араласып, бір-бірінде шексіз ериді. Суйықтықтарды озара ерігіштік диаграммасын пайдаланып системаның кез келген нуктесіндегі құрамын және фазалардың сандық қатынасын анықтауға болады Мысалы, нуктесінде коспаның жалпы құрамы х, бірінші фазаның (анилинмен қаныққан су қабаты) құрамы х, екінші фазаның (сумен қаныққан анилин қабаты) құрамы х2. Фазалардың салыстырмалы молшерін ЕГ нодасы бойынша иін ережесімен анықтайды:
б
ірінші
фазаның массасы
е кінші фазаның массасы
ІV. Практикалық бөлім: Лаборанттан белгілі қатынаспен даярланған фенол-су қоспасы бар ампулаларды алып, су банясында жеке-жеке берілген құрамыңдағы екі заттың бір-бірінде толық еру/молшрлену/ температурасын анықтайды. Термометр ыдыс түбінде тимейтіндей етіп орнатылуы қажет. Қызды барысында судан шығармай, октын-октын шайкап ішіндегі қоспаларды араластыру керек. Молдірлену температурасын анықтаған сон банядағы суды салқындатып, әрбір ампуладағы молдір ерітіндінің «лайлану» /бөліну/ температурасын анықтауды үш рет қайталайы. Бөліну температурасы мен молдірлену температурасы шамаларының айырымы біор градустан артпауы керек. Алынған мәліметтерден әрбір коспа үшін лайлану және молдірлену температураларының орташа мәндерін есептейді. Жұмыс барысында алынған шамаларды жазу үлгісі:
Ампула номері |
Қоспа құрамы |
Температура С |
|||
фенол |
су |
мөлдірлеу гомогендену |
гетерогендену
|
орта мән |
|
1 |
10 |
90 |
|
|
|
2 |
20 |
80 |
|
|
|
3 |
30 |
70 |
|
|
|
4 |
40 |
60 |
|
|
|
5 |
50 |
50 |
|
|
|
6 |
60 |
40 |
|
|
|
7 |
70 |
30 |
|
|
|
Алынган мэліметтер бойынша есептеулер: Боліну температурасы-курам диаграммасын сызу. Ерудін критикалык температурасын аныктау. 3. Гиббсін фазалар ережесін негізгее алып, алынган диаграмманы анализдеу.
V. Бакылау сурақтары мен есептер.
Суйықтақтарды озара ерігіштігіне қарай қалай топтайды? Нақтылы мысалдар келтіріндер.
Суйықтықтардың озара ерігіштігіне температураның әсері қандай?
Шекті араласатын суйықтықтар деп қандай заттарды айтады? Ерудін критикалық температурасы дегеніміз не? Оларды қалай аныктауға болады?
Қос компонентті системаның құрам-еру температурасы диаграммасың анаоизденіздер.
Құрам-еру температурасы диаграммасың пайдаланып, системаның құрамың және фазалар молшерінің қатынасың қалай анықтайға болады?
Лабараториялық жұмыс4
ҚАМЫС ҚАНТЫНЫҢ ИНВЕРСИЯЛАНУ РЕАКЦИЯСЫ ЖЫЛДАМДЫҒЫНЫҢ КОНСТАНТАСЫН АНЫҚТАУ
ІІ.Жұмыстың мақсаты: Оптикалық әдістің біреуімен танысып, кинетикалық параметрлерді зерттеу.
ІІІ.Жұмыстың орындалу барысы: Поляриметр аспабының жұмыс істеу әдісін меңгеру және оқытушының нұсқауымен әртүрлі гомогенді катализаторлар қатысында сахароза ерітіндісінің айналу бұрышын өлшеу. Реакция жылдамдығының орташа константасын графикалық және аналитикалық жолмен анықтау.
ІV.Теориялық бөлім: Қант инверсиясы сахарозаның гидролитикалық айырылу С12Н22О11+Н2О болып табылады. Айырлу нәтижесінде глюкоза мен фруктозаның түзілуі жазықтың поляризациясында айналу бұрышы бағытының өзгеруімен жүреді:
С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О6
глюкоза фруктоза
Бұл реакция қайтымсыз және механизмі бойынша бимолекулярлық реакция. Осыдан оның жылдамдығы келесі теңдеумен есептеледі:
-dC/dt = kC (С12Н22О11 + Н2О) (1)
Инверсия сулы ерітіндіде жүретіндіктен, судың молярлық концентрациясы сахарозаның молярлық концентрациясынан көп, яғни реакция әсерінен судың системадағы жалпы судың мөлшерімен салыстырғанда аз және оның мөлшері концентрлі ерітіндіде тұрақты деп есептеуге болады. Сондықтан (1)-теңдеуді былай жазылады:
-dC/dt = k/C (С12Н22О11)
Осыдан инверсия жылдамдығы тек қана қанттың концентрациясына тәуелді, өйткені реакция бірінші ретті реакция түрінде жүреді және қанттың инверсия жылдамдығының константасы келесі теңдеумен есептеледі:
k = (l/t) ln (Co/Co – C x)
Мұндағы, Со – бастапқы ерітіндідегі қанттың концентрациясы;
Сх – белгілі уақыт аралығында реакцияға түскен қанттың концентрациясы;
Со – Сх – берілген уақыттағы қанттың концентрациясы.
Қанттың инверсиясының жылдамдығы нейтралды ортада өте аз. Сутек ионының қатысуы катализатор болып, реакцияны жылдамдатып бақылауға мүмкіншілік жасайды. Инверсия жылдамдығы ерітіндідегі сутек ионының концентарциясына пропорциионал.
Сахароза және оның гидролиз өнімі оптикалық активті заттар. Өйткені олардың әрбіреуінің молекуласында ассиметриялық көміртек атомы бар. Поляризленген жарықты ерітінді арқылы өткізгенде оптикалық активті заттар поляризация жазықтығында бұрылады. Поляризация жазықтығында айналу бұрышы /қысқаша – айналу бұрышы/ концентрациясымен /С/ және ерітінді қабатының қалыңдығымен /l/ байланысты: d = +[a]cl.
[a] шамасы с = 1 және l = 1 дм болғанда меншікті айналу деп аталады. «+» және «-» белгілері оңға және солға айналуды көрсетеді. Қамыс қантының айналу бұрышы [a] =+66,550, глюкозанікі [a] =+52,560, фруктозанікі [a] =-91,990.
Оптикалық активті заттардың қоспаларының айналу бұрышы жеке заттардың айналу бұрыш торының алгебралық қосындысына тең /қоспаның айналу бұрышының аддитивті қасиеті/.
Ерітіндінің айналу бұрышын поляриметр көмегімен анықталуының негізгі бөліктері поляризатор /3,4/ және анолизатор /6/ болып табылады. Поляризатор және анолизатор ролін Николь призмасы атқарады. Жазықтыққа, басты қиылысу призмасының перпендикуляр жазықтығына поляризацияланған жарықты жақсы өткізеді, ал басты қиылысу жазықтығына поляризацияланған жарықты өткізбейді.
Поляриметрдің схемасы:
1 – жарық көзі, 2 – светофильтр, 3,4 – поляризаторлар, 5 – ерітінді құйылған трубка, 6 – анализатор, 7– шкала, 8 – окуляр.
Егерде поляризатормен анолизатордың призмасында асты қиылысу параллель орнықтырылса /Николи параллельді/, онда поляризатор мен поляризацияланған жарық анолизатор арқылы өтеді. Егерде басты қиылысу перпендикулярлы болса /Николи шағылыстырған/, онда жарық анолизатормен өшіріледі. Басты қиылысу басқадай өзара орналасса жарықтың интенсивтілігі нольден максимумға дейін өзгереді.
Негізінен поляризатор екі Николь призмасынан құралады. Оның біреуі окуляр арқылы байқалған барлық көру тақтасын жабады, ал екіншісі оны жартылай жабады. Призманың басты қиылысу үлкен призманың басты қиылысуына қарағанда аз бұрышпен /38/ орнықтырылады. Анолизатор призмасы аспаптың оптикалық осінің маңайында айналуы мүмкін. Оның айналуы нәтижесінде көру тақтасының жарықтылығы өзгереді.
Егерде анолизатордың басты қиылысу призмасын поляризатордың басты қиылысу үлкен призмасына перпендикуляр орнатса, онда тақтаның жартысы /призмалардың шағылуына жауап береді/ қара болады. Екінші жартысы шағылуға кедергі жасайтын кіші призманың болуынан жарық болады. Егерде анолизаторды тақтаның қарама-қарсы жағы қараңғы болғанға дейін айналдырса, онда бірінші жартысы жарық болады. Сол кезде нольдік жағдай орнайды: анолизаторды аздап оңға және солға айналдырса көру тақтасында жартылай көлеңке түзіледі /осыдан бұл поляриметрдің типі жартылай көлеңкелі деп аталады/. Көздің көру сезімталдығының күшімен нольдік жағдайды нақты анықтауға болады.
Егерде анолизатормен поляризатор арасындағы нольдік жағдайға оптикалық қасиеті бар заттың ерітіндісі құйылған трубканы қойса, онда жартылай көлеңке пайда болады. Нольдік жағдайға қайта келу үшін, анолизаторды сондай бұрышқа айналдыру керек. Осы бұрыш анолизаторды айналдырғанда қозғалатын шкаладан 0,10 дейін дәлдік пен нониус көмегімен есептеледі. Жарық көзі монохроматты. Ақ жарықта светофильтр қолданылады.
V.Тәжірибелік бөлім:
5.1. Жұмыстың орындалу барысы: Қанттың қажетті концентрациялы ерітіндісін дайындайды. Ерітіндінің көлемі поляриметриялық трубканың көлемінен 2-3 есе артық болуы керек. Егерде ерітінді лайланған болса оны фильтрлейді. Анолизатордың нольдік жағдайын табады. Ол үшін анолизатор көмегімен екі тақтаның жақсы көрінетін жарықтылығының айырмасын орнықтырады. Содан кейін анолизаторды айналдырып, жарықтылықтың теңесуіне жетіседі. Қажетті анық көрінетін жарықтылыққа окулярды қозғалту арқылы жетісіп, жарықтың көзін поляризатордан белгілі бір қашықтыққа және соған сәйкес биіктікке орнықтырады. Есепті нониус көмегімен шкалада жүргізеді. Анолизаторды айландыру арқылы тақтаның бөлігін жарықтылықтың жақсы көрінетін жағына әкеледі. Содан кейін қарама-қарсы айналдырып жарықтылықтың бірдей болатын бөлігіне әкеліп жазады. Осыны /3-5рет/ қайталап жақсы көрінетін /+0,10 дейін дәлдікпен/ есепке жетісіп, алынған мәндердің орташа есебін нольдік жағдай деп алады.
Таза поляриметр трубкасын шайып зерттелетін ерітіндімен толтырады. Ол үшін трубканы вертикаль бағытта ұстап толтырады. Содан кейін қақпағымен трубка ішінде ауа көпіршіктері қалмайтындай етіп жабады. Ауа көпіршіктері бақылауға кедергі жасайды. Ерітіндінің айналу бұрышын анықтайды. Содан кейін екі колбаға белгілі көлемді қант ерітіндісін Уқ, концентрациялы белгілі Уқ күшті қышқыл құяды. Екі колбаны 10-15 минут тәжірибе температурасы бойынша /су термостатында/ ұстайды, содан кейін бір-біріне құйып араластырады. Бір-біріне құйған уақытты белгілейді, бұл реакцияның басталу кезеңі. Оған бастапқы бұрыш α0 = (α0/ - αn)V жауап береді, мұндағы У-қант ерітіндісінің көлемдік үлесі: У = Vқ(Vқ+Vқышқ.).
Қант ерітіндісінен поляриметриялық трубканы 2-3 рет 3-5 мл алынған қоспамен шайып, алынған қоспамен трубканы толтырып термостатқа қояды. Өлшеуді реакцияның басында 5-10 мин. аралықта, ал реакция соңында 15-30 мин. аралықта жүргізеді. Қанттың инверсиясы катализатордың концентрациясына байланысты бөлме температурасында 1-5 тәулікте аяқталады. Бірақта оны 60-700С температурада аяғына дейін жүргізуге болады. Сондықтан реакциялық қоспаның жеке бөліктерін алдын-ала 60-700С температурада термостатқа 30-40 мин. қояды. Осындай жолмен алынған соңғы айналу бұрышы теріс мәнді, өйткені ерітіндіде солға айналатын глюкоза және фруктоза болады. Айналу бұрышының кез-келген аралығы ерітіндіде үш заттың болуымен анықталады. Мәселен, t1 уақыт кезеңінде қанттың У1 инверсияланбаған мөлшері қалады. Айналу бұрышы осы мөлшермен анықталады. Ол α0У1 тең. Екінші жағындағы инверсия өнімінің мөлшері 1-У1 тең. Реакция соңында өнімнің айналу бұрышы α∞ тең, ал t1 уақыт кезеңінде ол αt(1-У1) тең болады. Аддитивті айналу бұрышы кезінде уақыт кезеңінде α1= α0У1+ α∞(1-У1), осыдан У1 = (α1- α∞ )/( α0- α∞). Сондай-ақ уақытша: У2 = (α2- α∞ )/ ( α0- α∞). t1 және t2 уақытта инверсияланбаған қанттың концентрациясы СоУ1 және СоУ2 болады.
Осыдан инверсия жылдамдығының константасы мынаған тең:
K = [2,303/ (t2 -t1)] lg(α1- α∞ )/ (α2- α∞ );
Егерде t1=0, α1 =α2, ал t2= t, α2= αt, онда K = [2,303/ t] lg(α1- α∞ )/ (α2- α∞ ).
Осы формуламен К есептеледі.
5.2. Өлшеу қателігінің бағасы: теңдеудің дифференциалдаумен логарифмдеуден кейін алынатыны:
∆K/K = ∆t1/t + 2∆ α/ ( α0- α∞)2,3lg ( α0- α∞) + 2∆α/(α1- α∞ )2,3lg( α0- α∞)
Реакцияның басында қателік уақытты белгілеуде /мысалы, 10 мин. кейін +10 құрайды/ кетсе, онда бұрышты өлшеуде кеткен қателік артады. Оның кемуінен және реакция соңында ерекше болады. Сондықтан әртүрлі уақыт кезеңінде есептелген константа мәндері бір-біріне сәйкес келмейді. Осының салдарынан әртүрлі уақыт кезеңінде алынған реакция жылдамдығының константаларынан орташа константа мәнін табады.
5.3. Есеп беру формасы:
Температура........................................................С0
Қоспаның бастапқы айналу бұрышы..................
Инструментальды түзеткіш.................................
Араластыру кезеңі.................сағат...........минут
Қанттың айналу бұрышы.....................................
1-кесте.
Үлгі № |
Астрономиялық уақыт |
Реакцияның бастапқы уақыты, мин |
Табылған бұрыш |
Түзеткішпен бірге бұрыш |
К |
С,ері тінді |
1 |
1115 |
0 |
11 |
83 |
|
|
2 |
1115-1130 |
15 |
9 |
81 |
|
|
3 |
1145-1200 |
30 |
7 |
79 |
|
|
4 |
1200-1215 |
45 |
5 |
77 |
|
|
5 |
1215-1230 |
60 |
4 |
76 |
|
|
6 |
1230-1245 |
75 |
4 |
76 |
|
|
7 |
1245-1300 |
90 |
4 |
76 |
|
|
∞ |
1300-1330 |
120 |
4 |
76 |
|
|
Графиктер: (αt+ α∞) = f(t); lg(αt- α∞) = f(t).
VІ.Бақылау сұрақтары:
5.1. Неліктен сахарозаның гидролиздену реакциясында айналу бұрышының өзгеруі байқалады?
5.2. І ретті мономолекулалық қайтымсыз реакцияның жылдамдық константасының математикалық теңдеуін жазып, ондағы мүшелерді түсіндір?
5.3. Химиялық жолмен реакцияның кинетикасын оқып-үйреніп оптикалық әдістің артықшылығы неде?
Лабараториялық жұмыс5
АцетонныҢ йодтану реакЦиясын анықтау.
I.ЖҰмыстың маҚсаты:
Қышқылдық ортада ацетонның йодтану реакциясының жылдамдық константасының орташа мәнін анықтау.
H+
СН3СООН3 +J2—►СН3СОСН2 J/Н + J- (1)
II -ЖумыстЫҢ орындалу барысы:
Қышқылдық ортада ацетонның йодтану реакциясының жылдамдық константасының орташа мәнін анықта.
III. Теориялық бөлім:
Қышқылдық ортада ацетонның йодтану процессі автокаталитикалық болып табылады және екі сатыда жүреді.
І.Ацетонның энализациялану реакциясы:
Н+
С
Н3-С-СН3
—► СН 3-С=СН2
О ОН (1)
2.Иодтың энолдық формасымен әрекеттесуі:
СН3-С =СН2 + J2 —► СН2 -С-СН2 J+Н+ + J-
(2)
ОН О
Бірірші реакция салыстырмалы түрде бөлу өтеді, екіншісі тез және тәжірибе жузінде аягына дейін журеді. Сондыктан процесс жылдамдыгы толыгымен ацетонның энолизациялау реакциясына және сутегі ионының. концентрациясына пропорционал:
Мұндагы:С -Ацетонның бастапқы концентрациясы;
С - Сутегі ионының бастапқы концентрациясы;
С -уакыт аралыгында өзгеріске ұшыраган ацетонның концентрациясы; IV.ТӘжірибелік бӨлім:
Окытушы
көрсеткен температура бойынша
термостаты косып, сыйымдылығы 250мл
өлшегіш колбаға 25мл 0,1н йодтың J2
4%
- тік К J2
ерітіндісіндегі
ерітіндісіне 25 мл 1н
НСІ
қосып 25мл су құяды. Содан кейін колбаны
термостатқа салып, 15-20мин өткеннен кейін
25мл 1н ацетонның судағы (
=0,793г/мл)ерітіндісін косады. Қоспаны
араластырып, одан сол мезгілде кұрғақ
пипеткамен бірінші үлгіні 25мл көлемінде
алады, ацетон кетпеу үшін колбаны
тығынмен жабады. Бірінші үлгіні алу
үшін уақытты йодталу реакциясының
басталуы болады.(
=0).
Бұл үлгіге 25 мл 0,1 н NaHCO3 құйып, йодтың мөлшерін крахмал қатысында 0,01 ні Na2 S2O3 ерітіндісімен титрлеу арқылы анықтайды.
Реакциянын жүру барысын белгілі уақыт аралығында реакциялық қоспадан анализдеуге үлгі арқылы бақылайды. Титрлеуді әрбір 30, 60, 90, 120, 180 мин аралықта реакция басталғаннан кейін 20-25 С0 температурада және 30 С0 – тан жоғары температурада әрбір 15 мин кейін жүргізу ұсынылады.
Бақылау нәтижелерін таблицаға жазады:
№ п/п |
, мин |
0,01н Na2S2O3 көлемі, мл |
С, моль/л |
Сх моль/л |
Жылдамдық константасы К, с-1 |
1 2 3 |
|
|
|
|
|
Сх = шамасы келесі тендеумен анықталады.
Сх
=
Мұндағы,
V0
және
бірінші және одан кейінгі үлгілерді
титрлеуге кеткен Na2S2O3
көлемдері,
мл.
NNa2S2O3 ерітіндісінін нормальдығы
Есептеу
тендеуімен
және
мәндерін қойып, жылдамдық константасынын
мәнін есептеп, онын мәнін таблицаға
жазады. Содан кейін жылдамдық константасын
орташа мәнін анықтайды.
V. есеп берудің мазмұны
1. Теориялық негізді жазу
2. Жұмыстын орындалу әдістемесі
3. Реакция жылдамдығын константасының орташа мәнін есептеу
4. Орындалған жұмыс бойынша қорытынды жасау
VI. бақылау сұрақтары
Химиялық реакцияның жылдамдығы деген не?
Жылдамдық константасы деген не?
Химиялық реакция жылдамдығына қарағанда, неліктен процессті жылдамдық константасы жықсы сипаттайды?
Бірінші ретті қайтымсыз молекулярлы – химиялық реакцияның жылдамдық константасының математикалық өрнектелуі.
