ФОТОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

А ^zА + В ^zB <=> (AB*)^zA+zB => продукты

получаем:

5.54

или

5.55

Следовательно, логарифм константы скорости при взаимодействии заряженных частиц (ионов) должен быть линейной функцией корня квадратного от ионной силы раствора.

Величина k* имеет смысл константы скорости реакции, протекающей в идеальной системе, например, для ионной реакции при бесконечном разведении, когда γ = 1.

Для проверки уравнения (5.55) экспериментальные значения константы скорости реакции k, рассчитанные с учетом порядков реакции в соответствие с уравнением (5.14) , представляют в виде зависимости In k от , которая должна быть линейной.

Порядок выполнения работы:

1. Приготовить растворы:0,03 М Fe(NO₃)₃, 0,05 М KI, 0,1 М HNO₃, 0,1 М KNO₃, дистиллированная вода. Для приготовления 100 мл растворов солей взвешивают 0,94 г (Fe(NO₃)₃ •4 Н₂О), 0,83 г (KI), 1,01 г (KNO₃). Указанные навески подтвердить расчетом.

2. Подготовить штатив с 4 бюретками для растворов HNO₃, KNO₃, KI и Н₂О. Раствор Fe(NO₃)₃ наливают пипеткой из колбы, стараясь избежать попадания в пипетку осадка, который в небольшом количестве может образоваться при растворении нитрата железа.

3. Включить фотометр и произвести настройку нуля. В ходе реакции измеряют коэффициент пропускания раствора Т%, который уменьшается со временем (образующийся в реакции йод окрашивает бесцветный раствор в желтый цвет). Кинетические зависимости реакции представляют как изменение оптической плотности раствора D, которая связана с коэффициентом пропускания

5.56

В соответствие с законом Бугера-Ламберта-Беера для не слишком концентрированных растворов оптическая плотность есть линейная функция концентрации вещества (С), то есть:

D = ECx 5.57

где Е - молярный коэффициент поглощения или экстинция, х - толщина слоя анализируемого раствора (длина кюветы фотометра х =1 см).

I. Определение порядков реакции по реагентам реакции 2Fe⁺³ + 2I^- → 2Fe⁺² + I₂.

а) Определение порядка реакции по отношению к Fе⁺³.

1. Поскольку на скорость реакции между ионами влияет ионная сила раствора J, то для поддержания постоянной величины J, а также для подавления гидролиза Fe⁺³ в реакционную смесь добавляют растворы HNO₃ и KNO₃. Рассчитайте ионную силу реакционных растворов, используя таблицу 5.4.1. и учитывая разбавление. Во всех опытах объем реакционной смеси равен 10 мл. Пример расчета для реакционного раствора №2:

HNO₃ KNO₃ Fe(NO₃)₃ KJ

J(№2 )= 0,1x 1/10 +0,1 x 2/10+6 x 0,03 x 1/10+ 0,05 x 2/10.

2. В четыре стаканчика налить растворы Fe(NO₃)₃ , HNO₃ и KNO₃ и дистиллированную воду в соотношениях указанных в табл. 5.4.2а. В первый раствор добавить 2 мл 0,05 М KI, раствор быстро перемешать, включить секундомер, заполнить кювету фотометра реакционной смесью и определить пропускание раствора Т % с интервалом в одну минуту в течение 8 минут. Данные записать в таблицу 5.4.2а.

3. Провести аналогичные кинетические опыты с другими растворами.

4. Построить кинетические зависимости D=f(t). Эти зависимости криволинейные, поэтому для определения начальной скорости реакции их необходимо представить в линейных координатах 1/D - 1/t , из которых найти тангенс угла наклона, а затем начальную скорость реакции

( см. ниже tg α = a ). Действительно, если форма кинетической кривой удовлетворяет уравнению

5.58,

или 5.58*

то после дифференцирования dD/dt = а / (а+bt)² находим начальную скорость реакции

5.59

Рассчитанная скорость реакции выражена в условных единицах - W(D). Для нахождения W (моль/л•мин) требуется от кинетических зависимостей D=f(t) перейти к зависимости C=f(t). Это можно сделать, если известна величина экстинции Е из справочника или из специально полученного калибровочного графика, связывающего С (в моль/л) и D. В данной работе такая калибровка не производится.