|
 |
|
Molim pomoć. Zanima me postupno riješen zadatak uz objašnjenje.
Reakcijom trimetilamina i 1-bromopropana u vrućoj benzenskoj otopini nastaje kvaterna amonijeva sol (CH3)3C3H7N+Br-. Stupanj reakcije može se odrediti titriranjem bromidnih iona. Reakcija je ozvedena pri jednakim početnim koncentracijama reaktanata od 0,2 mol/L i temperaturi od 413 K. Za stupanj reakcije u ovisnosti o vremenu dobiveni su ovi podaci:
t/min: 15 30 60 120 180
α/%: 12,1 32,2 36,8 55,4 65,1
Odredite red i koeficijent brzine reakcije.
|
|
Ime i prezime:
Antonio Krivić
loblenkrivic@gmail.com
|
 |
 |
Idemo za početak napisati jednadžbu reakcije. Ona glasi:
(CH3)3N + BrCH2CH2CH3 → [(CH3)3NCH2CH2CH3]+ + Br−
Red reakcije je, po definiciji, eksponent pridružen koncentraciji reaktan(a)ta u jednadžbi koja pokazuje kako brzina reakcije ovisi o koncentraciji. Pretpostavit ćemo da je jednadžba koja opisuje brzinu promatrane reakcije oblika:
v = k · [(CH3)3N]n · [BrCH2CH2CH3]m
pri čemu je k koeficijent brzine reakcije, n je red reakcije s obzirom na trimetilamin, m je red reakcije s obzirom na 1-brompropan, a (n + m) je ukupni red reakcije (i ujedno onaj koji se traži).
Zatim ćemo iz veličina koje su u zadatku nazvane "stupanj reakcije" izračunati koncentracije reaktanata. Sretna je okolnost da su početne koncentracije reaktanata jednake i da su svi stehiometrijski koeficijenti jednaki jedinici, što ima za posljedicu da su koncentracije reaktanata u svakom trenutku međusobno jednake, tj. u svakom trenutku t vrijedi [(CH3)3N]t = [BrCH2CH2CH3]t.
Taj je posao najlakše i najelegantnije napraviti u nekom tabličnom kalkulatoru, npr. u Microsoftovu Excelu (naravno, zadatak se može riješiti i dobrom, starom i prokušanom metodom – crtanjem na milimetarskom papiru). U prvi stupac tablice upisat ćemo vrijednosti vremena u minutama, s time da ćemo početi od t0 = 0 min, pa imamo: 0; 15; 30; 60; 120; 180. U drugi stupac upisat ćemo vrijednosti "stupnja reakcije". Tu ćemo opet početi od nule. Druga, odnosno sada treća po redu (32,2) očigledno je pogrešna jer se ne uklapa u trend. Pretpostavit ću da je trebalo pisati 22,2, a ti provjeri pa nam javi.
Zatim ćemo u trećem stupcu izračunati vrijednosti početnih koncentracija reaktanata. Za t0 ta je vrijednost zadana i iznosi 0,2 mol/L, a ostale ćemo izračunati tako da od početne vrijednosti oduzmemo dio koji se u reakciji potrošio; npr. za α = 12,1 % koncentracija će iznositi (1 − 0,121) · 0,2 mol/L = 0,1758 mol/L i tako dalje za svaki α.
Red reakcije općenito ne mora biti ni pozitivan, a niti cijeli broj. Međutim, da si pojednostavnimo život, pretpostavit ćemo da je ova reakcija ili prvog, ili drugog reda (ako bi ta pretpostavka bila pogrešna, to bismo lako ustanovili u daljnjem tijeku rješavanja zadatka).
Ako je naša promatrana reakcija prvog reda, onda bi (tako nas uči kemijska kinetika) ovisnost prirodnog logaritma koncentracije reaktanta o vremenu trebala biti linearna; ako je pak drugog reda, tada bi linearna trebala biti ovisnost recipročne koncentracije reaktanta o vremenu. Stoga ćemo u našoj tablici generirati još dva stupca. U jednom ćemo iz svake od koncentracija izračunati prirodni logaritam konecentracije, a u drugome ćemo iz svake od koncentracija izračunati njezinu recipročnu vrijednost. Zatim ćemo nacrtati dva grafička prikaza, od kojih prvi prikazuje kako logaritam koncentracije reaktanta ovisi o vremenu, a drugi pokazuje kako recipročna koncentracija ovisi o vremenu. Ako je prvi linearan, a drugi malo zaobljen, onda je reakcija prvog reda; ako je obrnuto, onda je drugog.
Koeficijent brzine reakcije očitat ćemo iz jednadžbe pravca koju nam Excel izbaci za onaj kinetički model za koji smo ustanovili da dobro opisuje promatranu reakciju.
Ako ti nešto u opisanom postupku rješavanja ne bi bilo jasno, javi nam se ponovno s konkretnim pitanjem.
Što se tiče tvoga drugog pitanja (o kinetici kiselinom katalizirane hidrolize saharoze), odgovorit ćemo kada i ako stignemo, a ti si u međuvremenu malo pogledaj moj članak Polarimetar kao nastavno pomagalo, u njemu bi mogao pronaći korisne ideje za rješavanje toga drugog zadatka.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Tomislav Portada
tportad@irb.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
