ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік материалы
- жұмыс. Химиялық тепе – теңдік
жүктеу/скачать 8,38 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Зертханалық жұмыс №3 СҰЙЫҚТЫҚТАРДЫҢ ӨЗАРА ЕРІГІШТІГІН АНЫҚТАУ Жұмыс мақсаты
- Жабдықтар мен реактивтер
- Зертханалық жұмыс №4 Гальваникалық элементтің Э.Қ.К өлшеу Жұмыс мақсаты
- Аспаптар
- Тапсырма.
- Зертханалық жұмыс №5 Ацетонның иодталу реакциясының жылдамдығын зерттеу Жұмыс мақсаты
- Аспаптары мен ыдыстары
- Өлшеу әдістемесі мен нәтижелерді өңдеу
| 2.2 - жұмыс. Химиялық тепе – теңдік
Жұмыс мақсаты: Әрекеттесуші заттар концентрацияларының химиялық тепе – теңдікке әсерін зерттеу. Құралдар мен ыдыстар: пробиркалар, штативтер, шпатель. Реактивтер: калий роданиді, темір хлориді. Жұмыс реті. 4 пробиркаға 1 мл 0,3 М темір хлориді (III) - FeCl3 және 1 мл 0,6 М калий роданиді – KCNS ертінділерін құямыз. Сәл ғана пробиркаларды шайқап, ертінділерді араластырамыз. Барлық пробиркаларды штативке бекітеміз, бір пробиркадағы ертіндіні салыстыру үшін бақылау ретінде аламыз. Ертіндіде қайтымды реакция орын алады: 
Темір үш роданиді ертіндіге қызыл түс береді. Пробиркалардың біріне 1 мл FeCl3 0,3 M, басқасына 1 мл KCNS 0,6 M ертінділерін, үшіншісіне 2-3 микро шпатель KCl қосады. Барлық жағдайдағы түс қарқындылығының өзгеруін бақылау ертіндісімен салыстыра отырып белгілейді. Нәтижелерді кестеге толтырады. Кесте 2.2
Байқалған құбылысты түсіндіріп, Ле-Шателье ережесіне сүйеніп сәйкес қорытынды жасаңыз. Бақылау сұрақтары: Химиялық тепе – теңдік деген не? Тепе–теңдік күйдің термодинамикалық, молекулярлық, кинетикалық белгілері қандай? Тепе–теңдік константасына t-ның әсері қандай? Бұл әсердің шамасы не болып табылады? Берілген t-да жүйеде тепе-теңдік қысымы тепе–теңдік констатасына қандай реакциялар үшін тең болады? Химиялық реакцияның тепе–теңдік констатасы реакцияға қатысатын эквиваленттік массасына тәуелді ме? Тұрақты қысымда және тұрақты температурада ∆G және тепе–теңдік константасын байланыстыратын теңдеуді жаз. p, T = const – та газ фазасында кейбір реакциялар үшін ∆G > 0 болғанда реакция өздігінен қай бағытта жүреді? Зертханалық жұмыс №3 СҰЙЫҚТЫҚТАРДЫҢ ӨЗАРА ЕРІГІШТІГІН АНЫҚТАУ Жұмыс мақсаты: Шекті араласатын екі құрамдас бөлікті жүйелермен танысып, фенол су құрамдас жүйенің өзара ерігіштік диаграммасын құру. Жабдықтар мен реактивтер: электролиттер, термометр, араластырғыш, қыздыру суы, түрлі қатынаста араласатын екі сұйық жұптары. Жұмыстың сипаттамасы: Белгілі құраушы компоненттері бар сынауықты су моншасына орнату және 700С шамасында қыздыру. Толассыз шайқаған кезде қоспа температурасын ақырындап көтереміз. Лайлы қоспаның түссіз, гомогенді болған кездегі температурасын өлшеу. Гетерогенді жүйеден гомогенді жүйеге ауысқандағы температурасы гомогенезация температурасы деп аталады. Сұйықтықты ауада ақырындап суытамыз, қоспаның қайтадан лайлана бастаған (екінші сұйық фазада ұсақ тамшылардың пайда болуы) кездегі температурасын белгілейміз. Есептеу мұқият жүргізілсе, гомогенезация мен гетерогенезация температура арасындағы айырмашылық 100Стан аспауы керек. Тәжірибелерді сол қоспамен бірнеше рет қайталап, температураның орташа мәнін табу керек. Зерттелетін сұйықтықтардың бір-бірінде еру қатынасы сынауықтың құрамына байланысты. Аналогиялық тәжірибелерді бүкіл сынауықтармен жасаймыз, әрбір сынауықты бөлме температурасынан бастап қыздырған жөн. Алынған нәтижелерді кестеге енгізіп, істелген жұмыстан Алексеев ережесі бойынша фенол мен судың өзара ерігіштігіне температураның әсері жөнінде қорытынды жасап, ерігіштік диаграммасын тұрғызамыз. Сондай-ақ ерудің аумалы нүкте координаторын көрсетеміз. Жұмыс реті: қолдағы бар реактивтер бойынша фенол-су, ,анилин- су,сияқты бір бірінде шекті еритін екі сұйықтың түрлі қатынастағы қоспасын әзірлейді. Мысалы фенол - су жұбына арналған қоспа төменде берлген
Мұндағы жұптардың бәрінде алуға және кейбіреуін алмауғада болады, мысалы, 4, 8, 9, 10 және 15 реттегі жұптар.Егер бірінші үлгі тек таза фенолдан тұрса, екіншісі 90% фенол мен 10% судан, және т.с.с. тұрады. Оларға сәйкес температура шамамен берілген және оларды тәжірибе кезінде нақтылы анықтау керек. Үлгі ретіндегі жұптардың проценттік қатынасымен санын нұсқау бойынша алуға болады. Оларды алдын ала немесе тәжірибе кезінде әзірлейді. Проценттік қатынасты әрбір 5% ке,10% ке кейде бір процентке өзгертуге болады. Ең дұрысы алдын ала есептеп, әр түрлі қатынаста алынған фенол мен су қоспасын әзірлеп, ұйық түтікке (ампулаға) салған жөн. Мұны бір орындау мүмкін болмаған жағдайда, әрбір үлгіні пробрикаға салып, термометрді өткізіп, тығындауға болады. Мұндағы термометр сынабы екі сұйықты жүйеге толық батып тұрады. Мұны бір не екі колбада да орындауға болады. Ол үшін таза фенолдың, айталық 30г, балқу температурасын анықтайды және оны 100% ретінде қабылдап,сосын оған 10%, яғни 3г су қосып, осы қоспаның араласу температурасын анықтайды.Осылайша келесі қатынастағы үлгілердің қандай температурада араласатынын анықтайды. Өздігінен араласпайтын қоспаны үлкен шыны ыдыстағы суға салып, электромагнит басқа араластырғыштың көмегімен өте баяу қыздырлады. Нәтижесін жазып отырады. Екі сұйық белгілі біртемперптурада араласып, біртекті мөлдір сұйыққа айналады. Сосын оны дәл осы ретпен кері жасайды, яғни салқындатады. Мұнда да әлгі мөлдірде біртекті сұйық, әуелгі белгілі температурада лайланып, не түйршікке бөлініп, екіге жіктеледі. Мұны бірнеше рет қайталап, әдетте үш реттен кем емес, мөлдірлік пен лайлану температурасын өзара жақындатады. Жалпы алғанда, бұл бір-ақ температура болуы керек, алайда, қолданбалық жағдайда бұл айрманы 0,20С (0,1-0,50С) шамасында болған жөн. Орташа температура өзіне тисті қоспаның араласу температурасы болып есептелінеді. Әрбір қатынастағы қоспаны жиі-жиі сілкілеп, араластырады. Тәжірибе нәтижесін келесіге жинақтайды.
Келесідегі мәлметке сүйеніп, орташа температура құрам кординатындағы диаграмманы тұрғызады. Кординатаға, әрбір сантиметр бес градустан, абциссаға 1см-10% шамасындағы мәнді салады. Алынған сызбаны Гиббс ережесін қолданып талдайды. Бақылау сұрақтары: Бөліну заңы қалай тұжырымдалады? Бөліну заңы қандай жағдайларда орындалады? Экстркциялау процесінің маңызы неде? Экстркциялау процесі қалай жүреді? Бөліну коэффициентіне диссоциацияның әсері. Зертханалық жұмыс №4 Гальваникалық элементтің Э.Қ.К өлшеу Жұмыс мақсаты: пайдаланылатын ерітінділердің активтігіне тәуелді гальваникалық элементтің Э.Қ.К анықтау, алынған нәтижені Нернст теңдеуімен есептелінген деректермен салыстыру. Аспаптар: Микровальтметр, Якоби-Даниэль элементіне арналған ыдыс, электролиттік көпір, мыс, мырыш-электродтары, ЭВЛ-1М3 хлоркүмісті салыстыру электроды, көлемі 50-100 мл стакандар. Реактивтер: мырыш және мыс сульфаты (0,1-1,0 моль/г), қаныққан калий хлориді, қаныққан азот және тұз қышқылдары, түрпі қағазы. Тапсырма. Якоби-Даниэль элементінің Э.Қ.К өлшеу. Жұмыс реті: электродтарды әзірлеп, олардың беткі қабатын түрпілі қағазбен тазалап, сумен шаяды, мыс электродын бірнеше минут азот қышқылына (1:5), ал мырышты – осындай концентрациядағы тұз қышқылына батырады да электродтарды таза сумен мұқият жуады. Оқытушының нұскауымен мыс пен мырыш сульфаттарының ерітінділерін әзірлеп, Якоби-Даниэль элементінің бірнеше түрін құрастырып, ЭҚК өлшейді. Осы орайда, бір ерітінді ішінде және екі ерітінді электролиттік көпір арқылы өлшеп, диффузиялық потенциалды салыстыра отырып, бағалайды. Өлшеу нәтижесін кестеге жинақтайды.
Бақылау сұрақтары: Электрод-ерітінді шекарасында потенциалдың пайда болуы? Қосэлектрлік қабат, оның құрылымы? Стандарттық электродтық потенциалдар. Гальваникалық элемент? Гальваникалық элементтің электр қозғаушы күші? Диффузиондық потенциал? І және ІІ текті электродтар, тотығу-тотықсыздану электродтары? Зертханалық жұмыс №5 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.
Тұрақты температурада, тұз қышқылының әуелгі концентрациясын түрліше(0,5-тен 1,0н) 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 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
Бақылау сұрақтары: Неліктен ацетонды йодтану реакциясының жылдамдығы йодтың мөлшеріне (концентрациясына) тәуелді болмайды?. Неліктен ацетонды йодтану реакциясын автокалиттікке жатқызуға болады? Мұндайреакциялардың дифференциалды кинетикалық теңделерінің түрі қандай? Неге ацетонды талдаулық таразыда өлшеу керек? Неліктен титрлегенде натрий бикарбонатының ерітіндісін қолданады? Катализатор қатынасқандағы реакция жылдамдығының арту (жоғарылау) себебі неде? Гомогенді каталиттік реакциялардағы жылдамдықтың катализатор конентрациясына тәуелділігін қалай түсіндідіруге болады? жүктеу/скачать 8,38 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 
әрбір уақытқа сәйкес титрлеуге кеткен осы ерітінді көлемі.
К