|
 |
|
Dobar dan,
Živin ion Hg2+, kompleksnim ionima kroma, Cr3+,u reakciji oduzima složeni organski ligand. Mjerenjem apsorbancije A, kromova kompleksa s vremenom, uz veliki suvišak iona Hg2+, dobivena su sljedeća mjerenja:
A 0.635 0.585 0.540 0.505 0.482 0.455 0.435 0.420 0.400 0,280
t/S 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ∞
Koliko iznosi koeficijent brzine reakcije prvog reda ?
Možete li objasnit značenje apsorbancije u nultom i beskonačnom trenutku? Postoje li reakcije pseudo-drugog reda?
Hvala Vam unaprijed
Lijep pozdrav
|
|
Ime i prezime:
Ana Piroš
pirosa0805@gmail.com
|
 |
 |
Preduvjet za rješavanje zadatka je razumijevanje kinetike (pseudo)prvog reda i toga što ove brojke znače, zajedno s pripadnom matematikom. Za reakcije prvog reda koncentracija reaktanta opada eksponencijalno:
c = c0·e−k·t
Taj se izraz u nekoliko koraka može linearizirati u:
ln (c/c0) = −k·t
Izmjerene vrijednosti apsorbancije predstavljaju cijeli uzorak, ne samo reaktant, tako da, uz pretpostavku da produkt ne apsorbira pri mjerenoj valnoj duljini, od svih vrijednosti treba oduzeti konačnu vrijednost, kad je reakcija definitivno gotova, za t∞. Dalje će još trebati primijeniti Lambert-Beerov zakon i prevesti apsorbancije u oblik prikladan za računanje. Te izvode preskačem te ću samo kratko reći da će se apsorpcijski koeficijent poništiti pa će se u račun moći ići s izmjerenim vrijednostima, umanjenima za konačnu.
Zadatak se može riješiti na papiru, ali puno brže ide na računalu, konkretno pomoću tabličnih kalkulatora. Ja koristim MS Excel te ću napisati upute kako sam zadatak riješio koristeći taj program:
1. Napraviti tablicu s dvama stupcima. U prvi stupac upisati sva vremena, a u drugi sve apsorbancije. Time se dobiva pregledna ovisnost apsorbancije o vremenu.
2. Napraviti novi stupac u kojemu će od svake apsorbancije biti oduzeta ona konačna (za t∞). Time se dobiva samo onaj doprinos apsorbancije koji potječe od kromovog kompleksa, uz uvjet da živin kompleks ne apsorbira pri mjerenoj valnoj duljini.
3. Napraviti još jedan stupac u kojemu će svaka apsorbancija (osim konačne) biti podijeljena s polaznom (t = 0). Time se dobivaju vrijednosti A/A0 za kromov kompleks, koje odgovaraju vrijednostima c/c0 za njegove koncentracije kroz vrijeme.
4. Napraviti još jedan stupac u kojemu će sve vrijednosti iz prethodnog stupca biti logaritmirane po bazi prirodnog logaritma (e). time se dobivaju vrijednosti koje o vremenu zavise linearno, ako je reakcija (pseudo)prvog reda.
5. Napraviti graf ovisnosti zadnjeg stupca (s logaritmima) o vremenu (u sekundama, kako je i zadano).
6. Napraviti liniju trenda (trendline) za taj graf, podesiti da prolazi kroz točku (0,0), prikazati R-vrijednost i jednadžbu reakcije (u obliku y = ax + b). Prolazak pravca kroz ishodište matematička je nužnost za ovakvu reakciju. R-vrijednost bi, ako je sve ostalo dobro napravljeno, trebala biti blizu jedinice (meni je ispalo 0,995), a nagib pravca ispada −0,1377. To znači da efektivni koeficijent brzine reakcije iznosi 0,138 s−1.
Nulti trenutak je na početku reakcije, kad je tek počelo mjerenje vremena. U praksi je to malo zeznuto, osobito za brze reakcije, ali radi se s onim mjerenim vrijednostima koje su eksperimentalno dostupne.
"Beskonačni trenutak" efektivno ne postoji jer smo dosta nestrpljivi, kad su beskonačnosti u pitanju. Umjesto toga, lijepo se pričeka dovoljno dugo da se apsorbancija (ili koja kod reakcijska veličina) prestane mijenjati i onda zabilježi što je izmjereno te se to proglasi vrijednošću za beskonačno vrijeme.
Pseudo-kojigod red reakcije je red reakcije koji je posljedica održavanje koncentracije jednog ili više reaktanata stalnom, bilo stalnim dodavanjem tog reaktanta u smjesu, bilo tako da se na početku doda ogroman suvišak tog reaktanta. Na taj se način može pratiti ovisnost brzine reakcije o manjem broju preostalih reaktanata. Tipično se prati ovisnost brzine reakcije o samo jednom reaktantu jer je tako puno lakše pratiti, negoli kad se istovremeno mijenjaju koncentracije više reaktanata. Dalje sve ovisi o kinetici reakcije.
Ako brzina reakcije ovisi o koncentracijama dvaju reaktanata, i to tako da je za svaki reakcija prvog reda, onda će fiksiranje koncentracije jednog reaktanta značiti da će reakcija efektivno biti pseudoprvog reda. Ako je pak reakcija dvaju reaktanata drugog reda s obzirom na jedan reaktant (A), a prvog reda s obzirom na drugi (B), fiksiranje koncentracije reaktanta A dat će reakciju pseudoprvog reda, dok će fiksiranje koncentracije reaktanta B dati reakciju pseudodrugog reda, budući da je reakcija drugog reda s obzirom na reaktant A.
Postoje i reakcije trećeg reda čije brzine ovise o koncentracijama triju reaktanata. Kod takvih reakcija fiksiranje koncentracije bilo kojeg reaktanta dat će kinetiku pseudodrugog reda. Primjer takve reakcije je hidroliza saharoze u kiselom mediju, čija brzina linearno ovisi o koncentraciji saharoze, hidronijevih iona i vode. Provodi li se ta reakcija u vodi, čija je koncentracija znatno veća od koncentracija hidronijevih iona i saharoze, reakcija će biti pseudodrugog reda.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
