Мета роботи: визначити порядок реакції нітрозування тропеоліну за азотистою кислотою; знайти каталітичну константу швидкості реакції.
Тропеолін 00 – натрієва сіль 4-феніламіноазобензол-4-сульфокисло-ти – кислотно-основний індікатор. Кислі розчини (pH < 3) тропеоліну 00 мають червоно-фіолетове забарвлення, обумовлене існуванням його у вигляді амфііону. Реакція нітрозування тропеоліну в цих умовах оборотна і проходить за рівнянням:
(3.1)
При введенні у розчин соляної кислоти або її солей реакція значно прискорюється. Припускається, що хлорид-іони утворюють з азотистою кислотою більш активний нітрозуючий агент – активну проміжну сполуку. Механізм їхньої взаємодії такий:
(швидко), (3.2)
(3.3)
Якщо врахувати, що в початковий момент реакція практично необоротна, швидкість каталітичної реакції wk утворення нітрозотропеоліну (RNNO) буде
, (3.4)
Вважаючи, що рівновага утворення NOCl за першою стадією (3.2) встановлюється дуже швидко, визначаємо концентрацію проміжної сполуки:
, (3.5)
де K – константа рівноваги реакції утворення NOCl.
Приймаючи до уваги оборотну хімічну реакцію , де Kд – константа дисоціації протонованої форми тропеоліну, знаходимо:
. (3.6)
Підставивши (3.5) і (3.6) у рівняння (3.4), дістанемо:
, (3.7)
де – каталітична константа.
Оскільки швидкості каталітичної та некаталітичної реакцій сумірні, сумарна швидкість нітрозування тропеоліну 00 у присутності Cl--іонів:
(3.8)
де k0, k – константи швидкості відповідно некаталітичної реакції й реакції у присутності каталізатора.
За ходом реакції спостерігають по змінюванню забарвлення розчину фотоколориметричним методом (див. "Загальні відомості").
Необхідне обладнання:
1. Фотоелектроколориметр.
2. Кювети колориметричні з товщиною світлопоглинаючого шару 30 мм – 2 штуки (поводитись із кюветами дуже обережно!).
3. Секундомір.
4. Папір фільтрувальний для протирання кювет.
5. Колба мірна об'ємом 25 або 50 мл для приготування еталонних розчинів – 1 шт.