Prtakt_fiz_him-och

щего прибора устанавливается на нуль регуляторами «Установка нуля»,

«Грубо» и «Точно».

4.Кювета с исследуемым раствором помещается во второй кюветодержа-

тель, вводится в световой луч и с помощью показывающего прибора оп-

ределяется его оптическая плотность.

Оснащение рабочего места.

Проведение опыта.

1.Проверить оснащение рабочего места. Измерить и записать температу-

ру, при которой проводится опыт.

2.Подготовить фотоколориметр к работе в соответствии с инструкцией.

Включить прибор и дать ему прогреться не менее 20 мин. Установить светофильтр с длиной волны света 490 нм.

3.Приготовить раствор сравнения для балансировки прибора. Для этого смешать равные объѐмы (если не указано особо, то по 2 мл) исходного раствора FeCl3 и дистиллированной воды.

4.Залить раствор сравнения в кювету и установить еѐ в дальний кювето-

держатель перпендикулярно направлению луча. Закрыть крышку кювет-

ного отделения и регуляторами «Установка нуля», «Грубо» и «Точно» установить стрелку показывающего прибора на нуль шкалы оптической плотности D.

5.Отмерить равные объемы (если не указано особо, то по 2 мл) растворов хлорида железа (III) и иодида калия. Слить эти растворы и тщательно перемешать. В момент сливания начать отсчет времени.

131

6.Полученной смесью заполнить кювету и установить еѐ во второй кюве-

тодержатель прибора. С помощью соответствующего рычажка ввести его в луч света. Измерить величину оптической плотности D точно на 2-

й минуте от начала реакции.

1.Измерять оптическую плотность раствора через каждые 2 минуты до полного прекращения реакции. Сигналом еѐ окончания служит получе-

ние трех одинаковых значений D подряд. Все данные занести в таблицу.

Примечание. Для коррекции показаний прибора необходимо время от времени (с интервалом 6 мин) вводить в луч света кювету с эталонным раствором и проверять, стоит ли при этом стрелка прибора на нулевом делении шкалы.

Сверить полученные данные у преподавателя.

9.Выключить прибор. Привести в порядок рабочее место. По экспери-

ментальным данным построить график зависимости D = f(t) (см. рисунок ниже) и определить по нему Dмакс.

132

где а и b – исходные концентрации реагентов (или пропорциональные им величины); х – количество реагентов, вступивших в реакцию за время t

(или пропорциональная величина).

В данном случае для наблюдения за ходом реакции используется классический метод отбора проб, принцип которого изложен в разделе

“Проведение опыта”.

Оснащение рабочего места.

Пипетка на 5 мл Склянка с притертой пробкой на 50 мл

Капельницы со сложными эфирами и спиртовым раствором фенолфталеина

Проведение опыта.

1.Проверить оснащение рабочего места. Определить и записать темпера-

туру опыта.

2.Включить водяную баню или термостат и довести температуру до 60оС.

3.В склянку с притертой пробкой отмерить 35 мл 0,05 н. раствора основа-

ния (указанного преподавателем).

4.Подготовить 2 бюретки, заполнив одну 0,05 н. раствором NaOH, другую

– 0,05 н. раствором HCl, и 5 колб для титрования, отмерив в каждую из них с помощью бюретки по 5 мл 0,05 н. раствора HCl и добавив по 2 ка-

пли раствора фенолфталеина.

5.В склянку с раствором щѐлочи добавить 3 капли сложного эфира (если не указано особо, то этилацетата). Считая этот момент началом реакции,

начать отсчет времени.

136

6.Определить количество прореагировавшего основания через 2, 4, 8, 16

минут от начала реакции. Для этого отобрать пипеткой 5 мл реакцион-

ной смеси из склянки, перенести в колбу с HCl и перемешать. Избыток

HCl оттитровать раствором NaOH.

ВНИМАНИЕ ! Отбор пробы и перенос еѐ в колбу для титрования надо производить заранее с тем, чтобы начать титрование точно в конце 2, 4, 8, 16-й минуты. Титровать следует быстро, так как гидролиз эфира в кислоте лишь значительно замедляется, но не прекращается, и аккуратно, поскольку объѐмы титранта при этом очень малы. Объѐм х раствора NaOH, пошедший на титрование, пропорционален количеству реагентов, прореагировавших между собой к данному моменту времени.

7.После того, как будут оттитрованы 4 пробы, склянку с остатком реак-

ционной смеси закрыть пробкой и на 30 мин. поместить в водяную ба-

ню или термостат при температуре 60 70оС. (Повышение температуры в соответствии с правилом Вант-Гоффа значительно ускоряет достиже-

ние равновесия).

8.Склянку с реакционной смесью охладить до комнатной температуры.

Отобрать из неѐ 5 мл, перенести в колбу с 5 мл раствора HCl и оттитро-

вать. Все результаты титрования сверить у преподавателя и занести в таблицу экспериментальных данных.

137

9.Привести в порядок рабочее место и сдать его дежурному.

10.Рассчитать константы скорости реакции для каждого момента отбора пробы по уравнению (1), считая, что а – исходный объѐм раствора основания в одной пробе (5 мл); х – часть объѐма пробы, в которой к моменту времени t сложный эфир и основание прореагировали друг с другом (поскольку в данной работе используется метод обратного титрования, то х равен объѐму раствора NaOH, пошедшего на титрование пробы); b – величина, соответствующая объѐму водного раствора сложного эфира с концентрацией, равной концентрации исходного раствора. Она равна результату титрования пробы, подвергнутой нагреванию.

Примечание 1. Величины a и b в уравнении должны иметь одинаковую размерность, т.е. если а – это объѐм 0,1 М раствора щѐлочи, то и b должно быть объѐмом 0,1 М раствора сложного эфира. Из-за способности к гидролизу сложный эфир не готовится в виде раствора, а добавляется в реакционную смесь в чистом виде. Поэтому величина b рассчитывается по результату последнего титрования, исходя из того, что реагенты взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах. При условии равенства их концентраций объѐм раствора NaOH равен объѐму реагирующего с ним объѐма раствора сложного эфира.

Примечание 2. Так как величины a, b и х имеют размерность [мл], а в уравнении (1) они выражены в единицах концентрации реагентов [моль/л] то для расчета константы скорости необходимо ввести пересчетный коэффициент. Для его определения необходимо в знаменателе (a-b) умножить на нормальность щелочи 0,05 н. и разделить на объем смеси 5 мл. Тогда уравнение (1) примет вид:

11.Найти среднее арифметическое значение константы скорости.

12.Вычислить по уравнению закона действующих масс скорость реакции на 2, 4, 8 и 16 минутах:

kср(a - x) (b - x) v = -------------------

100100

13.Построить график зависимости скорости реакции от времени.

138

Рекомендуемая литература

1.К.И.Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М.,"Высшая школа", 1990.

2.И.В.Красовский, Е.И.Вайль, В.Д.Безуглый. Физическая и коллоидная химия. Киев, "Вища школа", 1983.

3.В.А.Киреев. Курс физической химии. М., "Химия", 1978.

4.Общая химия (Биофизическая химия. Химия биогенных элементов). Под. ред. Ю.А.Ершова . М., "Высшая школа", 1993.

5.Практикум по физической и коллоидной химии. Под ред. К.И.Евстратовой. М., "Высшая школа", 1990.

6.О.С.Гамеева. Сборник задач по по физической и коллоидной химии. М., "Высшая школа", 1980.

Дополнительная литература

1.Ф.Даниэльс, Р.Олберти. Физическая химия. М., "Мир", 1978.

2.Р.Чанг. Физическая химия с приложением к биологическим системам.

М., "Мир", 1980.

3.Г.А.Голиков. Руководство по физической химии. М., "Высшая школа",

1989.

4.А.С.Ленский. Введение в биоорганическую и биофизическую химию. М., "Высшая школа", 1988.

5.С.А.Балезин. Практикум по физической и коллоидной химии. М.,

6."Просвещение", 1980.

7.Ю.И.Соловьев. Очерки по истории физической химии. М., "Наука",

1964.

140