Изучение скорости разложения мурексида в кислой среде

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОТЧЁТ

по лабораторной работе

“Изучение скорости разложения мурексида в кислой среде”

Выполнил: Кйалуэ М. К.

Студент группы: 3/30

2021г.

Цель работы:

1. Доказать, что химическая реакция разложения мурексида в кислой среде является реакцией первого порядка.

2. Определить графическим и аналитическим методами константы скорости данной химической реакции.

Теоретическое введение

Химические реакции протекают с различными скоростями. Скорость реакции (r) определяется изменением концентрации реагентов в единицу времени. Для реакций, протекающих при постоянном объеме в закрытых системах, скорость реакции выражают уравнением [pic 1] Скорость реакции всегда положительна.

Согласно, закону действующих масс скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении скорости реакции. Для элементарной реакции, протекающей слева направо (прямая реакция), скорость реакции выражается уравнением [pic 2], где [pic 3]− коэффициент пропорциональности-константа скорости прямой реакции; [pic 4]и [pic 5]− концентрации веществ; [pic 6]и [pic 7]− стехиометрические коэффициенты. Для обратной реакции [pic 8]. Константа скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры, катализатора и от среды, в которой протекает реакция.

Порядок реакции определяют, используя опытные данные об изменении концентрации реагирующих веществ со временем. Существует несколько способов нахождения частичного порядка и порядка реакции:

1. Метод подбора кинетического уравнения. Экспериментальные данные зависимости концентрации реагирующего вещества от времени подставляют в различные кинетические уравнения. Если рассчитанные значения константы скорости сохраняются постоянными (в пределах погрешности опыта), то порядок исследуемой реакции будет определен.

2. Графический метод. Порядок реакции удобно определять графическим методом с помощью дифференциальных уравнений скоростей реакций различных порядков:

[pic 9]уравнение скорости реакции − [pic 10], решение уравнения [pic 11]

[pic 12] уравнение скорости реакции −[pic 13], решение уравнения [pic 14]

n = 2 уравнение скорости реакции −[pic 15], решение уравнения [pic 16]

n = 3 уравнение скорости реакции −[pic 17], решение уравнения [pic 18]

Влияние температуры на константу скорости реакции. Константа скорости реакции увеличивается для большинства реакций в 2−4 раза при изменении температуры на каждые 10 градусов (правило Вант-Гоффа).

Под энергией активации понимают тот избыток энергии по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в реакцию. Энергия активации может быть рассчитана, используя график [pic 19], по формуле [pic 20]. Для определения энергии активации может быть использовано уравнение

[pic 21]

В кислой среде мурексид (аммонийная соль пурпуровой кислоты) разлагается на урамил и аллоксан:

[pic 22]

Если концентрация мурексида в реакционной смеси намного меньше концентрации кислоты [pic 23], то концентрацию последней можно считать практически не изменяющейся в ходе реакции и кинетику этой реакции можно описать уравнением первого порядка: [pic 24]. Поскольку в ходе реакции раствор обесцвечивается, за ходом исследуемой реакции можно следить при помощи спектрофотометрического метода. Осуществив преобразование кинетического уравнения к виду [pic 25]определение константы скорости исследуемой реакции можно проводить на основании линейной зависимости [pic 26] от времени по тангенсу угла наклона прямолинейного участка.