Б. Х. Мусабаева 2 Зертханалық жұмыстарға әдістемелік нұсқаулар инженерлік-технологиялық факультеттің оқу-әдістемелік кеңесінің мәжілісінде оқу үдерісінде пайдалануға ұсынылған
жүктеу/скачать 0,75 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Зертханалық жұмыс №8 Ацетонның иодталу реакциясының жылдамдығын зерттеу Жұмыс мақсаты
- Аспаптары мен ыдыстары
- Негізгі ілім.
- Сілтілі оратада
- Қышқылды ортада.
- Тәжірибелік жұмыстар
- Өлшеу әдістемесі мен нәтижелерді өңдеу
Бақылау сұрақтары: 1. Электролиттің меншікті және эквивалентті электрөткізгіштігі дегеніміз не? Өлшем бірлігіқандай? 2. Меншіктіэлектрөткізгіштіктің концентрациядан тәуелділігін түсіндіріңіз. 3. Күшті және әлсіз электролиттер үшінэквивалентті электрөткізгіштіктің сұйылтудан тәуелдігін түсіндіріңіз. 4. Қандай иондар сулы ертіндіде жоғары қозғалғыштыққа ие? 5 Кольрауш заңдылығының мәнін айтыңыз? 6. Электролиттің меншікті және эквивалентті электрөткізгіштігі өзара қалай байланысқан? Зертханалық жұмыс №8 Ацетонның иодталу реакциясының жылдамдығын зерттеу Жұмыс мақсаты: Химиялық реакциялардың кинетикасын зерттеген кездегі титрлеу үшін үлгіні бөліп алу тәсілімен жылдамдықтың орташа тұрақтысын анықтаумен танысу және ацетонды йодтану реакциясындағы белсенділеу (активтендіру) энергиясын анықтау. Катализатордың бастапқы концентрациясынан жылдамдық тұрақтысының тәуелділігін зерттеу. Аспаптары мен ыдыстары: термостат, сыйымдылығы 250 мл өлшеуіш колба, 25 мл пипеткалар, бюреткалар және титрлеуге арналған колбалар. Реактивтер: Калий йодидінің 4% ерітіндісіндегі йодтың 0,1 н ерітіндісі,0,5н, 0,6н, 0,7н, 0,8н, 0,9н, 1,0н тұз қышқылының ерітінділері, ацетон, 0,1н NaHC  ерітіндісі , 0,01н  ерітіндісі, крахмал.
Негізгі ілім.Ацетонды қышқыды не сілтілі ортада йодпен әрекеттестіргенде, ол айтарлықтай жылдамдықпен жүреді. Бұл реакцияның әрбір ортадағы механизмі түрліше. Енді соларды қарастырайық . Сілтілі оратада. Өзіне протонды жеңіл қосып алатын заттарды профильді деп атайды. Ацетон құрамындағы карбонильді осындайға бейім, өйткені электрон тығыздығы отекке ығысқан: 
Мұның салдарынан метилді топтың біріндегі сутегінің әйтеуір біреуі қозғалғыш және бөлініп кетуге бейім болады да реакция жүреді:  - С(О)= 
Мұндайда ацетонның карбкатионы мен кетоенолдағы анионның арасында тепе- теңдік орнайды.Бұл реакцияның жыдамдығы жәнеоған сәйкес жылдамдық түрақтысы  С(О)=С
Бұл реакциядағы екінші кезең тезірек жүреді,яғни Қышқылды ортада.Орта қышқылды болса ,сутегі ионы артық болып, гидроксоний ионы  түзіледі де ацетон профильге айналады.Ацетонға гидроксионды ионнан протон ауысады.
 -С(О)-С +  +
Кетоенолдың метилді тобындағы сутек қозғалғыш болып, сутек молекуласына қосылады:  +
Бұл реакцияның жылдамдық тұрақтысы -  -С(О)- C ++ 
Реакцияның бұл түрі тез жүреді, яғни Жоғарыда көрсетілгендей қышқылды ортада ацетонды йодтану реакцияның жыдамдығы, оның бірінші кезеңінің енолдың түзілуі жылдамдығына тәуелді. Демек, ол ацетон мен сутек иондарының шамасына да (таралымына да) тәуелді, ал йодқа тәуелсіз. Мұның нәтижесінде реакция екінші реттілік бойынша жүреді.
Жұмыстың екі түрі ұсынылады: Бірінші:1. 25-тен 450С температурадағы тұз қышықылының концентрациясында(0,5-тен 1,0н) кинетикалық тәжірибелер жүргізу. Температура мен қышқылконцентрациясын оқытушы не лаборант нұсқайды. 2. Реакция жылдамдығының тұрақтысы есептеу 3. Температурадан жылдамдық тұрақтысының тәуелділігінен туындайтын активтендіру энергиясын анықтау. Екінші:1. Тұрақты температурада болғанымен, тұз қышқылының әуелгі концентрациясын түрліше болатын жағадайда үш рет кинетикалық тәжірибе жүргізу керек, және мұнда да температура мен концентрацияны оқытушы не лаборант нұсқайды. 2. Реакция жыдамдығының тұрақтысын есептеу қажет. 3. Катализатордың әуелгі коцентрациясына тәуелді болатын орташа тұрақтының сызбасын тұрғызады. Өлшеу әдістемесі мен нәтижелерді өңдеу. Cыйымдылығы 250 мл колбаға 25мл, 4%-ті калий хлоридіндегі 0,1н йод ерітіндісін, 25 мл 1,0 н тұз қышықылын және оған қосымша колба мойындағы сақиналы сызық белгісіне дейін таза (дистилденген) су құйып термостат ішіне орналастырады .Осы кезде, бұған дейін дайындалған, ысқыланған тығыны бар өлшеуіш пробиркаға орналастырады. Мұндай ішінде 10-15 мл таза сулы бар пробирканы талдаулық таразыда өлшеп, оған пипетка көмегімен өлшеніп, алынған 1,5мл ацетонды (тығыздығы 0,792) қосып, пробирканы қайтадан таразыда өлшеп, өлшеу айырмасы арқылы алынған ацетонның нақтылы да дәл салмағын анықтайды. Термостаттағы үлкен колба мен пробирканы, екеуіндегі температура бірдей болу үшін 10-15 минут ұстап, мұнан кейін пробиркадағы ацетон ерітіндісін колбаға қосып, пробирканы таза сумен1-2 рет шайып, оны да бірінші колбаға қосады. Ерітінді деңгейі белгіге жеткенше оған таза су құяды да оларды жақсылап араастырады, оны термостатқа орналастырады, және бұл кез реакцияның басталуы деп саналады, яғни уақытты өлшей бастайды. Осы кезде бірінші үлгіні пипетка көмегімен 25 мл алады да титрлеуге арналға колбаға құяды.Енді мұндай үлгіні, яғни екіншіні, реакциябасталған соң бір сағаттан кейін, қалған 3-4 үлгінің әрқайсысын әрбір 30 минут сайын алып отырады. Мұндай 25 мл алынған әрбір үлгіге дер кезінде 0,1н NaHC ерітіндісін (25мл) қосып, оған 1-2крахмал ерітіндісінің 1-2 тамшысын көрсеткіш (индикатор) ретіндe тамызып, 0,01н натрий гипосульфитінің ерітіндісімен титрлейді. Ацетонды йодтану реакциясындағы жылдамдық константасын, мына теңдеу бойынша септейді:
К= 
мұндағы К- жылдамдық тұрақтысы,  -ацетонның бастапқы таралымы,  гидроксоний йодтарының әуелгі таралымы, яғни тұз қышқылынікі,  әрбір өлшенген уақытқа сай реакцияға түскен ацетонның концентрциясын г. бірлігімен өлшеп, келесі теңдулер бойынша есептеп, анықтайды:
=
мұндағы 1,1880-өлшеу айырмасы арқылы есептелінген ацетонның салмағы, 58,08-ацетонның молекулалық салмағы. 
мұндағы Белсенділеу энергиясын есептеу үшін Аррениус теңдеуін пайдаланады.
Бұл теңдеудегі ln  = немесе Е=
мұнан екі температура кезінде есептелінген жылдамдық тұрақтылары бойынша активтендіру энергиясын Е еспетеуге болады.Ондағы R=1,987 кал.  немесе 8,31 .градус; мен  тәжірибені жүргізген кездегі ортаның температурасы , Кельвин өлшемінде.
Жалпы тәжірибе нәтижесін келесі үлгіде жазуға болады. Тәжірибедегі температура Тұз қышқылының таралымы (г. Суы бар пробирка салмағы (г) Суы мен ацетон бар пробирка салмағы (г) Ацетонның салмағы
жүктеу/скачать 0,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
аз,бұл бірінші кезең.Мұнан кейін анион йодпен реакцияға түседі:
.
.Бірінші жағдайда ацетоннан кетоенол түзілсе, екіншіде кетонның таутомерлі енолға түрленуі жүреді. Қышқылды ортадағы реакция жүрген сайын, гидроксоний ионының мөлшері
бірінші титрлеуге кеткен , гипосульфит ерітіндісінің көлемi,
әрбір уақытқа сәйкес титрлеуге кеткен осы ерітінді көлемі.
К