ВИВЧЕННЯ КІНЕТИКИ РЕАКЦІЇ РОЗКЛАДУ КАРБАМІДУ У ВОДНИХ РОЗЧИНАХ

Мета роботи: дослідити кінетику реакції кондуктометричним методом; визначити константу швидкості графічним методом.

У водних розчинах за температур, що перевищують 50 °С, карбамід ізомеризується у ціанат амонію:

(швидко), (5.1)

а потім йде практично необоротний гідроліз з утворенням карбонату амонію:

. (5.2)

Ця стадія йде повільно і визначає загальну швидкість реакції:

. (5.3)

Перша стадія описується константою рівноваги:

, (5.4)

звідки: [NH₄CNO] = K_C × [CO(NH₂)₂]. (5.5)

Тоді w = k₂ × K_C × [CO(NH₂)₂] × [H₂O]ⁿ. (5.6)

оскільки вода береться у великому надлишку, можна припустити, що її концентрація за час спостереження (протягом 2 годин) лишається практично незмінною. Тому можна вважати, що k₂ × K_C × [H₂O]ⁿ= k_еф, де k_еф – ефективна константа швидкості реакції розкладу карбаміду. Таким чином, досліджуваний процес є реакцією першого псевдопорядку:

w = k_еф × [CO(NH₂)₂]. (5.7)

Накопичення карбонату амонію, що має місце за мірою зростання ступеню гідролізу ціанату, веде до збільшення електропровідності розчину пропорційно кількості розкладеного карбаміду. Це дозволяє безперервно вивчати змінювання концентрації продукту реакції в часі шляхом вимірювання електропровідності реакційної суміші.

Рис. 5.1. Схема для вимірювання опору розчинів ДЖ (ЗГ) – джерело живлення (звуковий генератор); НП – нуль-прилад; Rx – опір, що вимірюється; Rn – градуйований змінний опір

Питому електропровідність можна визначити, вимірявши опір розчину у спеціальній посудині між двома платиновими електродами. Опір вимірюють за допомогою реохордного моста Кольрауша, схема якого дана на рис. 5.1. Суть вимірювання зводиться до того, що, змінюючи величину градуйованого пере-мінного опору R_n, домагаються, щоб у колі нуль-приладу не було струму, що можливо при рівності потенціалів у точках a і b, тобто коли R_n × R₁ = R_x × R₂.

У даній роботі використовується реохордний міст типу Р-38, який живиться від звукового генератора ЗГ-33. У якості нуль-приладу використовують осцилограф. Передня панель реохордного мосту показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Передня панель реохордного мосту

1 – перемикач живлення; 2 – клеми підключення осцилог­ра­фа; 3 – клеми мережі змінного стру-му; 4 – декадний перемикач плеча порівняння; 5 – шкала реохорда; 6 – верньєр реохорда; 7 – клеми підключення посуди-ни; 8 – клеми підключення звукового генератора

Необхідне обладнання і реактиви:

1. Реохордний міст.

2. Осцилограф.

3. Звуковий генератор.

4. Термостат (температура 50-70 °С).

5. Посудина для вимірювання електропровідності.

6. Годинник.

7. Колба мірна об'ємом 50 або 25 мл.

8. Важки.

9. Піпетки на 20 або 25 мл.

10. Колба для води об'ємом 100 мл.

11. Розчин KCl, 0,02 М.

12. Розчин повністю гідролізованого карбаміду.

13. Карбамід сухий.

Поиск по сайту: