1. Praktikaren txostena Ane Valentín Madariaga Kimika 31 TIOSULFATOAREN ETA AZIDO KLORHIDRIKOAREN ARTEKO ERREAKZIOAREN ZINETIKA. TENPERATURAREN ERAGINA. HELBURUA Praktika honen helburua Na2S203 + 2HCl H2S03 + 2NaCl erreakzioaren ordena determinatzea da eta tenperaturaren eragi , erreakzioaren PACE 1 org aktibazio-energia det to View nut*ge TRESNERIA Tentengailua (XI): laborategiko materialak eusteko erablltzen da eta kasu honetan, buretak eusteko erabili ditugu.
Saiodiak (x2: 1 handia, 1 arrunta): disoluzioen transferentziarako erabiltzen den materiala da, beirazkoa dena. Kasu honetan, andian sodio tiosulfatoa eta txikian azido klorhidrikoa sartu ditugu. Termometroa (XI): edozein kasutan tenperatura kontuan hartzea beharrezkoa denean erabiltzen den tresna da, izenak berak adierazten duen bezala, tenperatura neurtzeko. 250 cm3-ko prezipitatu-ontzia (XI ): saiodiak bezala, disoluzioak transferitzeko erabiltzen den beirazko ontzia da. arritagarria da (Xi), hainbat arrisku eta segurtasun neurri kontuan izan behar direlarik erreaktiboa erabiltzean. Arnskuen aipagarrienak bai begientzat eta bai azalarentzat narritagarria dela dlra. Hartu beharreko segurtasun neurrien artean, begiekin ontaktua gertatzean, urarekin ondo garbitu eta medikuarenera joan beharra; arroparekin kontaktua gertatzean, arropa kendu beharra; azalarekin kontaktua izatean, urarekin ondo garbitu beharra; hondakinak ur-iturritik inoiz ere ez botatzea; ura produktura ez botatzea; golpeak ekiditea; eta arropa egokia erabiltzea daude. ?? AZIDO KLROHIDRIKOA (HCI) Gas egoeran dagoen hidrogeno kloruroaren disoluzio akuosoa da; likido kolorgeko edo horizkako itxuraz ezaguna da; eta kloruro organikoen sintesian, ioi-elkartruketen erretxinen birsorketan, produktulez kloruro ferriko (FeC13) edo aluminio olikloruroaren sintesian etab. erabiltzen da. Ácido muriático (Amerika), agua fuerte (Espainia), salfumán edota espíritu de sal ere deitua, erregarria (C) eta toxikoa (T) da, eta ondorioz, hainbat arrisku eta segurtasun neurri kontuan hartu behar dira hau erabiltzean.
Sukoia denez gero eta ehun bizi zen bizigabeak erretzeko arriskua sortzen denez gero bere erabileran, horri aurre egiteko segurtasun neurrilez giltzapean eta umeengandik urrun gordeta izatea; begiekin kontaktuan jarriz gero, urez garbitzea eta jarraian medikuarenera joatea; eta behin erabilita txarto sentituz gero ere medikuarenera oatea komenigarria da. OINARRI TEORIKOA Lehen aipatu bezala, gure helburua Na2S203 + 2HCl H2S03 + S 2NaCl erreakzioaren ordena determinatzea da, bai eta haren aktibazioenergia determin peraturaren eragina aztertuz. antitatea txikia izango da, eta ondorioz, sodio tiosulfatoaren eta azido klorhidrikoaren kontzentrazioak konstante mantenduko dira, hasierako kontzentrazioarekiko berdinak, alegia: [Na2S203]0a [HCl]0b. Ondoren, erreakzioaren zinetikaren azterketa egiteko erreakzioabiaduraren aldaketei erreparatuko zaio. Horiek neurtzeko, prezipitatuontzian margotutako puntuar nahaste rreaktiboan zehar behatuz, ikusezina bilakatzeko behar duen sufre kontzentrazioa (ES] edo [AS]) lortzeko beharrezko den denbora (At) neurtzen da konometroaren laguntzaz.
Esperimentu guztietan sufrearen kontzentrazio aldaketa konstantea denez, abladura (v) eta 1 ,’At proportzionalak izango dira. Honekin jarraitzeko, erreakzioabiadura erreaktiboen hasierako kontzentrazioarekiko nola aldatzen den aztertzen denez, ekuazio diferentzialak erabiliz orden partzialak eta erreakzioaren orden totalak determinatuko dira: bi erreaktibo daudenez, bakoitzarekiko ordena partziala zehaztu behar dira, horretarako, ainbat esperimentu eginez (erreaktibo baten hasierako kontzentrazioa berdina jartzen da eta bestearena aldatzen).
Alde batetik, HClrekiko ordena partzlala determinatu behar da. Esperimentu guztietan [Na2S203] konstante mantenduko da, baieztapen hau ondorioztatzen delarik: = k, [Na2S203]oa [HCl]0b = k’ [HCl]Ob, non k’: k, [Na2S203]oa. Nahaste erreaktiboan zehar puntua ikustezina bilakatzeko behar den [S] berdina denez gero, esperimentu guztietan izango da: 1/At= (k’ / A[S]) • kte [HCl]0b, non, erreakzioaren ordena HCIrekiko O bada, 1/At= kte , [HCI]OO- kte. Beste alde batetik, Na2S203rekiko ordena partziala zehaztu behar da.
Oraingo kasu honetan [HCI] izango da konstante mantenduko dena esperimentu guztietan, k, [Na2S203]oa [HCl]0b = k» [Na2S203]oa, non k’ k• [HCl]Ob deduzitzen delarik. erreakz’ -do klorhidrikoarekiko 0 bada (b=0), k’ =k izango d entu euztietan lana (k/A[S]) [Na2S203]0a. Erreakzioa lehen ordenakoa bada Na2S203rekiko, oduan, 1/A- (k/0[S]) • [Na2S203]0. Horrela, erabiltzen diren bolumenak kontuan edukiz, nahaste erreaktiboko, [Na2S203]O honela adieraz daiteke erabiltzen den sodio tiosulfatoaren funtaoz: Vosoa.
Ondorioz, 1/At k, ( M(Na2S203) / Vosoa A[S] ) betetzen da, non, k, ( M(Na2S203) / vosoa • ) konstante— kte’. Beraz, abiadura-ekuazioa honela geratzen da: 1/At= kte’ V(Na2S203(aq)). Hau jatorritlk pasatzen den lerro zuzen baten ekuazioa denez, eta erreakzioa tiosulfatoarekiko lehen ordenakoa bada, 1/At, errepresentatuz, jatorritik pasatzen den lerro zuzena lortu behar da eta maldatik kte determinatzen da. Amaitzeko, tenperaturaren eragina aztertuko da aktibazio- energiaren kalkulurako.
Ikerketa bitan banatzean, kte’-ren bi balio lortzen dira, hau da, kte’l eta kte ‘ 2. Horrela, aktibazio energia etermina daiteke; izan ere, kte’ 1/ kte’2 = kl/k2 da, non, kl eta k2 abiadura konstanteak dira tenperatura desberdinetan. Arrhenius-en ekuazioa aplikatuko da (k = Ae -Ea/RT edo In k = In A•Ea/RT), non ekuazioa erreakzioa egin den tenperatura bietan beteko den, eta bien arteko kenketa eginez aktibazio-energia (Ea) lortzen da: In- [k2/k1] = -Ea,’R [(1/T2) – (I/TI)]. PROZEDURA Hasteko, erreakzioaren ordena partziala HCl-rekiko determinatu behar da.
Erreakzio-abiadura azido klorhidrikoaren kontzentrazioaz ez duela dependitzen egiaztatuko da, hots, erreakzio ordena 0 dela. I Saiodia Disoluzioak 2 ESP 3 E-sp | 1 (handia) 14 Na2S2 Taulak adierazten duen bezala, esperimentu guztietan Na2S203 kantitate berdina jartzen da, beraz, aldatzen den kontzentrazioa HCl-rena soilik da. Esperimentu bakoitzean M, eta beraz, 1/M determinatzeko ondorengo pausoakjarraitu behar dira: • 250cm3-ko prezipitatu-ontzian erreakzioaren denbora determinatzeko erreferentzialez erabiliko den puntu beltza marrazten da errotuladoreaz.
Ontzia urez bete eta tenperatura neurtu. • Saiodi bakoitzean disoluzioak jarri. • Denbora une batean, zein erreakzioaren hasiera izango den (t=0), 2. saiodiaren disoluzioa (HCI), l. o saiodira (Na2S203) oso bizkor bota eta irabiatu. • Saiodi handia (1 ago saiodia) urez beteriko prezipitatu ontzian sartu, saiodian zehar aurretik margoturiko puntua ikusten delarik, irudian aurkezten den bezala. • Denbora jakin bat pasa ondoren, disoluzioan uherdura bat agertzen da, denborarekin areagotzen dena. untua saiodlan zehar ikusezina bilakatuko da, eta hori gertatzen deneko denbora (At) idazten da. gukatzerakoan, eta nahiz eta hiru esperimentuetan HCl-ren kontzentrazio ezberdinekin aritu izana, puntua ikusezina bilakatzeko behar izan den denbora (At) berdina izanez gero, HCI- ekiko ordena O zela frogatzen da. Jarraitzeko, erreakzioaren ordena partzlala Na2S203-rekiko zehaztu behar da. Hori 1 dela egiaztatzeko, hots, erreakzioa lehen ordenakoa dela Na2S203-rekiko, esperimentu hauek egin behar dira: Saiodia Disoluzioa 1 Esp 12 Esp 13 15 ES mantenduko da kontstante.
Jarraitu beharreko pausuak ondorengoak dira: • Esperimentuen denbora aldaketa (Ot) neurtzeko, 1 . go atalean egindako prozedura berbera jarraitzen da, tenperatura ere neurtzen delarik. • gehar diren kalkuluak egin ostena, errepresentazio grafikoaren bitartez egiaztatzen da lehen ordenakoa dela erreakzioa iosulfatoarekiko; eta malda determinatuz, kte ‘ 1 -ren balioa lortzen da (inguruko tenperaturan).
Bukatzeko, tenperaturaren eragina behatu eta aktibazio-energia kalkulatu egiten dira. Horretarako, jarraitu beharreko prozedura ondorengoa da: • 2. atalean bezala gauzatu esperimentuak, baina prezipitatu- ontzian dagoen ura 450C-tan dagoelarik. • Erreaktiboak nahastu aurretik biek 45DC-ko tenperatura izan behar dute. Horretarako, saiodiak (bakoitza dagokion erreaktiboarekin) prezipitatu-ontzian sartu eta hori urezko bainu termostatikoan murgildu, 7 minutuz gutxi gorabehera. ??? Prezipitatu ontzia bainutik atera, bainuko urez beterik, eta aurreko atalean bezala kanpoan esperimentuak egiten dira: II Esp 2 Esp 15 4 Esp 11(Handia) I Na2S203(aq)/cm3 16 2 12(arrunta) I HCl(aq)/cm3 12 I H20/crn3 162,05 p ESP 119,50 62,04 v = = k [Na2S203]oa [HCI]Ob = k’ [HCl]Ob, non k k, [Na2S20310a kontuan hartuta, nahaste erreaktiboan zehar behatuz gero, puntua ikusezina bilakatzeko behar den sufre kontzentrazioa berdina denez esperimentu guztietan: A[S] konstante. ondorioz, 1/At= (k’/ [HCl]0b = kte • [HCI]Ob. Eta 1/At kte [HCI]OO konstante dela egiaztatzen denez, erreakzioaren rdena partziala HCl-rekiko O dela egiaztatzen da. ?? Na2S203-rekiko ordena partzlala 119,60 141 8 119,70 148,36 7 6 54,64 14 Esp 119,90 65,02 15 Esp 4 19,90 184,34 Errepresentazio grafikoa egiteko garatutako taula: II 12,11 12,06 1,54 11,19 IX M Na2S203)/mL1 k, [Na2S203]oa [Na2S203]oa, non k adieraz daiteke: [Na2S203]O = V(Na2S203) • M(Na2S203) / Vosoa 1/M = ( M(NüS203) / vosoa ) V(Na2S203taq)) non, k / vosoa = konstante = kte ‘ Hori guztia kontuan izanik abiadura-ekuazioa 1/M- kte ‘ • V(Na2S203(aq)) dela eta abiadura-legea v— k’ [Na2S203] ; non k ‘ dela ondorioztatzen da. Beste alde batetik. representazio grafikoa aztertuz gero, ondorengo emaitzak lortzen dira: malda = Y2-Y1 = (0,3-0) 10-2 = 0,310-2 s-l X2-X1 -o ordenatua = O Gero, kalkulagailuaren laguntzaz erregresio lineala kalkulatzen da, bertatik, malda, ordenatua eta koefiziente korrelatiboa lortzeko: A (ordenatua) 2-10-4 s-l (malda) — 2,849-10-3 s-l •mL-1 r (koefiziente korrelatiboa) 0,9925 • Tenperaturaren eragina. Aktibazio-energiaren determinazioa -rec 44,80 garatutako taula: Errepresentazio grafikoa egin ondoren, bertatik lortutako emaitzak hurrengoak dira: Grafikoki: malda- y2-y1 – (2,25-0). 10-2 0,01125 s-l . L-1 2-x1 2-0 ordena — 0 Gero, kalkulagailuaren laguntzaz erregresio lineala kalkulatzen da, bertatik, malda, ordenatua eta koefiziente korrelatiboa lortzeko: A (ordenatua) = 7,310-4 3 (malda) = 0,0109 s-l•rnc-l r (koefiziente korrelatiboa) = 0,9896 Atal honekin bukatzeko, aktibazio-energia determinatzea da hurrengo pausoa. Horretarako Arrheniusen legeaz baliatzen gara: k = A•e-Ea/RT edo In In A – Ea,’RT In QAI= -Ea/R [1,’T2 – 1/T1] [R. (ln k2/k1)] / – I/TI] – -Ea [8,314 J/mol. k • (In 0,0109 s-l /2,849-10-3 s-l ) / [0 ,131 7,92) – Ea = 41268,1 6 J/mol = 41 ,26816 KJ/mol • Talde osoak lortutako e
