2.
ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ
ΑΣΚΗΣΗ ΧΗΜΙΚΗΣ
ΚΙΝΗΤΙΚΗΣ
Η
άσκηση αυτή στηρίζεται στην αντίδραση
Na2S2O3
+ 2HCl
2NaCl +
S + SO2
+ H2O
η οποία χρησιμοποιήθηκε μεν
για να αποδειχθεί η μεταβολή της ταχύτητας
με την μεταβολή της συγκέντρωσης, σπάνια
όμως με την διεξαγωγή μετρήσεων. Όσες
φορές όμως χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις,
αυτές έγιναν με χρονοβόρες διαδικασίες.
Η μέθοδος που προτείνεται απαιτεί
διάρκεια 15 - 20 λεπτών, μαζί με την
κατασκευή διαγράμματος.
1) Ποτήρι βρασμού των 400 mL
2) Τρεις ογκομετρικοί κύλινδροι
3) Χρονόμετρο (απλό ρολόι με δυνατότητα μέτρησης λεπτών)
4) Ανακλαστικός προβολέας
ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ
ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ:
1)
Διάλυμα
Na2S2O35H2O περίπου 0,3Μ δηλαδή
περίπου 60 - 90 g/L.
2) Διάλυμα
HCl
1 - 4 N
ΠΡΟΦΥΛΑΞΕΙΣ:
Το διάλυμα υδροχλωρικού
οξέος, να μην έρθει σε επαφή με το δέρμα ή τα
ρούχα.
Αν όμως συμβεί κάτι τέτοιο, θα πρέπει να
πλυθούμε με άφθονο νερό. Υπενθυμίζουμε ότι
σε κάθε επίδειξη πειράματος, όσο ακίνδυνο
και άν είναι, πρέπει ο διδάσκων να φορά
προστατευτικά γυαλιά και λευκό επενδύτη.
ΠΕΡΙΓΡΑ
Στο
ποτήρι των 400 mL, θα αναμειγνύουμε το διάλυμα Na2S2O3, νερό και το διάλυμα
HCl, έτσι ώστε η συγκέντρωση του HCl στο τελικό διάλυμα, να παραμένει
σταθερή σε κάθε μέτρηση και να αλλάζει
μόνον η
συγκέντρωση του Na2S2O3 (όπως φαίνεται στον πίνακα).Τελευταίο
θα ρίχνουμε το διάλυμα υδροχλωρίου και θα
αρχίζουμε την χρονομέτρηση. Στην συνέχεια
θα ανακινούμε το ποτήρι, ώστε να γίνει
ανάδευση και θα το τοποθετούμε στην
επιφάνεια του ανακλαστικού προβολέα, στην
οποία προηγουμένως θα έχουμε τοποθετήσει
μικρή διαφάνεια με σχηματισμένο έναν κύκλο.
Το S που θα παράγεται σύμφωνα με
την αντίδραση
Na2S2O3
+ 2HCl 2NaCl + S + SO2
+ H2O
θα καθιστά αδιαφανές το τελικό διάλυμα.
Η παύση της χρονομέτρησης θα
σηματοδοτείται όταν δεν θα διακρίνεται
πλέον ο κύκλος στην οθόνη λόγω του
θολώματος που θα προκαλείται στο διάλυμα.
Ο
χρόνος εξαφάνισης του κύκλου είναι
αντιστρόφως ανάλογος της ταχύτητας της
χημικής αντίδρασης. Επομένως το αντίστροφο του
χρόνου (1/t.) αποτελεί μέτρο της ταχύτητας. |
Στην συνέχεια θα κατασκευάσουμε
γραφική παράσταση όπου στον άξονα των x (των
τετμημένων) θα τοποθετούμε τις σχετικές
συγκεντρώσεις του Na2S2O3
όπως
φαίνεται στον πίνακα και στον άξονα των ψ (των
τεταγμένων) το αντίστροφο του χρόνου ( 1/t) , δηλαδή την σχετική ταχύτητα.
ΕΚΤΕΛΕΣΗ
ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ:
Πρώτη
μέτρηση : Στο ποτήρι των 400 mL ρίχνουμε 20 mL
του διαλύματος Na2S2O3
και 50 mL νερού. Στην συνέχεια προσθέτουμε,
σχετικώς σύντομα, 10 mL του διαλύματος HCl και αρχίζουμε την χρονομέτρηση.
Αφού αναδεύσουμε το διάλυμα, τοποθετούμε το
ποτήρι πάνω στον ανακλαστικό προβολέα, στον
οποίο βρίσκεται η μικρή διαφάνεια με το
σχήμα του κύκλου. Η χρονομέτρηση θα
σταματήσει όταν παύσει να φαίνεται ο κύκλος
στην οθόνη.
Διάλυμα Na2S2O3 mL |
Νερό mL |
Συγκέντρωση Na2S2O3 |
sec | 1/t 10 -3 |
20 | 50 | 20C / 80 = 0,25C | ||
30 | 40 | 30C / 80 = 0,375C | ||
40 | 30 | 40C / 80 = 0,50C |
C:
η αρχική συγκέντρωση του
διαλύματος θειοθειικού νατρίου
Στην
συνέχεια επαναλαμβάνουμε τις άλλες δύο
μετρήσεις με τις ποσότητες που
υποδεικνύονται και συμπληρώνουμε τον
πίνακα με τις χρονομετρήσεις και την ποσότητα
1/t
Οι
τρεις μετρήσεις είναι αρκετές διότι μαζί με
την αρχή των αξόνων έχουμε 4 σημεία που
πρέπει να είναι σε ευθεία γραμμή.
Από την ευθεία
που εμφανίζεται στην γραφική παράσταση ,
αναπτύσσουμε στο ακροατήριο τα συμπεράσματα.