kinetics_lab_ACETIC ANHYDRIDE

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ГИДРАТАЦИИ УКСУСНОГО АНГИДРИДА.

1. Теоретические основы работы

Реакция гидратации уксусного ангидрида в разбавленном водном растворе протекает как реакция 1-го порядка и практически до конца по уравнению :

(СН3СО)2 + Н2О = 2 СН3СООН

В данном случае измерение скорости удобно вести по изменению электропроводности раствора во времени. Метод удобен тем, что допускает непрерывное наблюдение за ходом реакции без взятия проб. Электропроводность раствора возрастает со временем вследствие образования уксусной кислоты.Зависимость электропроводности и сопротивления раствора от концентрации уксусной кислоты следует из теории слабых электролитов Аррениуса. Концентрация уксусной кислоты обратно пропорциональна квадрату сопротивления:

С = RА2 ,

где с - концентрация кислоты, R- сопротивление раствора, А -постоянная в условиях опыта величина.

Исследуемая реакция является реакцией первого порядка, поэтому расчеты константы скорости ведутся по уравнению :

	k =	1	ln	Co	,
				C o - C x

где Co - начальная концентрация уксусного ангидрида,

Cx- убыль концентрации ангидрида к данному моменту времени,- время от начала реакции.

Так как концентрация реагентов в опыте определяется через сопротивление раствора, то соответственно при расчетах будут использоваться величины:

Ro- сопротивление раствора в момент начала измерений, Rc- сопротивление в данный момент,

R - сопротивление после окончания реакции.

Возрастание концентрациии уксусной кислоты за все время реакции будет

равно	CCH3COOH = A (	1	-	1	)
		2		2
		R		R 0

Количество образовавшейся уксусной кислоты пропорционально количеству введенного в раствор уксусного ангидрида:

http://www.mitht.org

C	=	C CH3COOH	=	A	(	1	-	1	) = B (	1	-	1	) .
						R 2		R o2		R 2		R 2O
o		2		2

По аналогии можно записать :

Сx	=	B (	1					-	1				) ,
			R 2						R 2O
C O	- C x		= B (					1			-		1			) ,
															R 2O
								R 2
					1			-		1
k =	1	ln			R 2					R o2				.
					1			-		1
					R 2					R 2

2.Экспериментальная часть

Всосуд для измерения электропроводности наливают мерным цилиндром 25 мл дистиллированной воды и ставят его в термостат на 10-15 мин, в термостат помещают и колбу с уксусным ангидридом. По истечении указанного времени в сосуд добавляют рекомендованное преподавателем количество уксусного ангидрида. Раствор тщательно перемешивают стеклянной палочкой до полного растворения уксусного ангидрида. (От начала растворения до первого измерения сопротивления раствора обычно проходит 1-2 мин).

Убедившись в полноте растворения уксусного ангидрида, опускают электроды в раствор и измеряют электропроводность, включив в этот момент секундомер. Измерение электропроводности проводится на автоматических цифровых приборах (Е-7-8, Р-5010) в ручном (нажатие кнопки "пуск") режиме, с интервалом 1 мин. Измерения проводят 1,5-2 часа до постоянного значения R .

Результаты измерений записывают в таблицу.

Вре-

1

-

1

1

1

мя, ,

R

1/R 2

ln(

)

k

R 2

R 2

R 2

R 2

мин.

Обработка экспериментальных данных

	3.1. Постройте график в координатах	ln(	1		1	) - . Экспериментальные
			R 2		R 2

данные в этих координатах должны укладываться на прямую, тангенс угла наклона этой прямой равен k (рис.1).

http://www.mitht.org

3.2. Вычислите по уравнению (3)константу скорости реакции для каждого момента ,определите ее среднее значение и сравните с величиной k, полученной графически.

3.3. Постройте график зависимости концентрации уксусного ангидрида от времени (рис.2) .По оси ординат вместо концентрации ангидрида можно отложить пропорциональную ей величину ( 1/R 2 -1/R 2 ).

	1		1			1		1
								R t2
			R t2
ln R 2					R 2

t t

	Рис. 1.			Рис. 2.
	3.4. Графически определите время полураспада и рассчитайте константу
	скорости реакции по формуле:
		k =	ln2
			1/2

3.5. По двум константам скорости при двух температурах рассчитайте по уравнению Аррениуса величину энергии активации для данной реакциии.

E	A		R T1 T2		ln	k 2		,
			T	- T
						k	1
			2	1

где используются константы скорости реакции при двух температурах.

http://www.mitht.org