1. Концентрації тропеоліну в реакційних сумішах в кожну мить досліду знаходять за калібрувальним графіком і записують до таблиці 3.3.
2. Для визначення частинного порядку реакції за азотистою кислотою використовують диференційний метод Вант-Гоффа.
Рис. 3.1. Кінетичні криві Cтр = f(t) при визначенні частинного порядку реакції
За даними дослідів будують кінетичні криві Cтр = f(t) для реакційних сумішей № 1 і № 2 (рис. 3.1). Знаходять швидкості реакції w1 і w2 для цих двох сумішей при сталій концентрації тропеоліну. Для цього на кривій для суміші № 1 відмічають точку, що відповідає t1 = 1 хв (точка а). На кривій для суміші № 2 знаходять точку, що відповідає тій же концентрації тропеоліну (точка b, час t2). Проводять дотичні до Cтр = f(t) – кривих у точках a і b в моменти часу t1 та t2 і за тангенсом кута нахилу знаходять швидкості реакції:
; . (3.9)
За законом діючих мас:
; (3.10)
Після логарифмування виразів (3.10) і віднімання з першого другого, знайдемо частинний порядок за азотистою кислотою:
(3.11)
Концентрації до моменту часу t1 і до моменту часу t2 обчислюють за рівнянням:
, (3.12)
де – вихідна (початкова) концентрація HNO2;
– концентрація HNO2, що прореагувала за час t1 або t2.
З рівняння реакції виходить:
,
де – концентрація тропеоліну, що прореагував.
За рис. 3.1 знаходимо:
,
де – вихідна (початкова) концентрація тропеоліну;
– концентрація тропеоліну на момент часу t.
3. Для обчислення каталітичної константи будують кінетичні криві за даними дослідів з сумішами № 1 і № 3 (або № 2 і № 4). Реакційна суміш у досліді № 3 (або № 4) має у своєму складі хлорид-іони, які є каталізатором, тому швидкість реакції значно більша, і кінетична крива 3(4) піде більш круто (рис. 3.2), ніж 1(2) при однакових концентраціях інших реагентів.
За кінетичними кри-вими 1 і 3 (або 2 і 4) визначають швидкість реакцій без каталізатора (w) та з каталізатором (wК) при сталій концентрації тро-пеоліну (аналогічно до п. 2). За рівняннями (3.8) і (3.10) обчислюють кон-станти швидкості реакції у присутності каталізатора k і некаталітичної реакції k0. Концентрацію тропеоліну у дослідну мить часу знаходять за графіком, концентрацію азотистої кислоти – так, як описано у п. 2. Використовуючи співвідношення , обчислюють каталітичну константу .
Контрольні питання
1. Яким методом вивчають кінетику реакції нітрозування тропеоліну?
2. Що таке "оптична густина" розчину? Як вона пов'язана з концентрацією розчиненої речовини?
3. Що таке кінетична крива?
4. Як визначити швидкість реакції за кінетичною кривою?
5. Що таке каталіз?
6. Якими особливостями характеризується каталітична реакція?
7. У чому полягають причини зростання швидкості реакції при введенні каталізатора?
8. Чи зміниться швидкість реакції нітрозування тропеоліну при збільшенні концентрації NaCl?
9. Що таке "каталітична константа" швидкості реакції? Як її визначають у даній роботі?
10. Яким методом визначають частинний порядок реакції за азотистою кислотою?