5. Laboratóriumi gyakorlat

Hasonló dokumentumok
Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Fluidum-kőzet kölcsönhatás: megváltozik a kőzet és a fluidum összetétele és új egyensúlyi ásványparagenezis jön létre Székyné Fux V k álimetaszo

Kémiai reakciók sebessége

Általános Kémia GY 4.tantermi gyakorlat

5. gy. VIZES OLDATOK VISZKOZITÁSÁNAK MÉRÉSE OSTWALD-FENSKE-FÉLE VISZKOZIMÉTERREL

Kémiai egyensúlyok [CH 3 COOC 2 H 5 ].[H 2 O] [CH3 COOH].[C 2 H 5 OH] K = k1/ k2 = K: egyensúlyi állandó. Tömeghatás törvénye

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

AZ ALUMINUM KORRÓZIÓJÁNAK VIZSGÁLATA LÚGOS KÖZEGBEN

Ivóvíz savasságának meghatározása sav-bázis titrálással (SGM)

Ecetsav koncentrációjának meghatározása titrálással

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

Sók oldékonysági szorzatának és oldáshőjének meghatározása vezetés méréssel

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

c A Kiindulási anyag koncentrációja c A0 idő t 1/2 A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

Oldódás, mint egyensúly

Többértékű savak és bázisok Többértékű savnak/lúgnak azokat az oldatokat nevezzük, amelyek több protont képesek leadni/felvenni.

Általános Kémia, 2008 tavasz

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Általános kémia vizsgakérdések

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2009/2010. Kémia I. kategória II. forduló A feladatok megoldása

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

Telítetlen oldat: még képes anyagot feloldani (befogadni), adott hőmérsékleten.

Oldódás, mint egyensúly

1. Gázok oldhatósága vízben: Pa nyomáson g/100 g vízben

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Környezeti analitika laboratóriumi gyakorlat Számolási feladatok áttekintése

Kémiai alapismeretek 6. hét

6 Ionszelektív elektródok. elektródokat kiterjedten alkalmazzák a klinikai gyakorlatban: az automata analizátorokban

1. feladat Összesen 14 pont Töltse ki a táblázatot!

(Kémiai alapok) és

O k t a t á si Hivatal

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

A nátrium-klorid oldat összetétele. Néhány megjegyzés az összetételi arány méréséről és számításáról

Kémiai reakciók. Kémiai reakció feltételei: Aktivált komplexum:

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Természetvédő 1., 3. csoport tervezett időbeosztás

Általános Kémia. Sav-bázis egyensúlyok. Ecetsav és sósav elegye. Gyenge sav és erős sav keveréke. Példa8-1. Példa 8-1

Összesen: 20 pont. 1,120 mol gázelegy anyagmennyisége: 0,560 mol H 2 és 0,560 mol Cl 2 tömege: 1,120 g 39,76 g (2)

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

Reakció kinetika és katalízis

SZERVETLEN ALAPANYAGOK ISMERETE, OLDATKÉSZÍTÉS

Általános Kémia GY 3.tantermi gyakorlat

VEGYÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Reakciókinetika és katalízis

Általános Kémia, BMEVESAA101

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

FIZIKAI KÉMIA ANYAGMÉRNÖKI KAR ENERGETIKAI MÉRNÖKASSZISZTENS FELSŐFOKÚ SZAKKÉPZÉS

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Számítások ph-val kombinálva

Általános Kémia Gyakorlat III. zárthelyi november 7.

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

1. feladat Összesen: 18 pont. 2. feladat Összesen: 9 pont

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

1. feladat Összesen: 7 pont. 2. feladat Összesen: 16 pont

ROMAVERSITAS 2017/2018. tanév. Kémia. Számítási feladatok (oldatok összetétele) 4. alkalom. Összeállította: Balázs Katalin kémia vezetőtanár

A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Eredeti Veszprémi T. (digitálisan Csonka G) jegyzet: X. és XI. fejezet

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2010/2011. tanév Kémia I. kategória 2. forduló Megoldások

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ. Gyógyszertári asszisztens szakképesítés

2012/2013 tavaszi félév 8. óra

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 15 pont

Tartalmi követelmények kémia tantárgyból az érettségin K Ö Z É P S Z I N T

Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia

SCHWARTZ 2012 Emlékverseny

C vitamin bomlása. Aszkorbinsav katalitikus oxidáció kinetikájának vizsgálata voltammetriás méréstechnikával

ph-számítás A víz gyenge elektrolit. Kismértékben disszociál hidrogénionokra (helyesebben hidroxónium-ionokra) és hidroxid-ionokra :

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

Kémia OKTV II. forduló. A feladatok megoldása

KÉMIA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

EGYÉB GYAKORLÓ FELADATOK Összetétel számítás

Kémiai reakciók mechanizmusa számítógépes szimulációval

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata

KÉMIA FELVÉTELI KÖVETELMÉNYEK

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Általános Kémia Gyakorlat II. zárthelyi október 10. A1

Elektronikus fekete doboz vizsgálata

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

1. Koncentrációszámítás, oldatkészítés

Zener dióda karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése

Minta feladatsor. Az ion képlete. Az ion neve O 4. Foszfátion. Szulfátion CO 3. Karbonátion. Hidrogénkarbonátion O 3. Alumíniumion. Al 3+ + Szulfidion

Átírás:

5. Laboratóriumi gyakorlat HETEROGÉN KÉMIAI REAKCIÓ SEBESSÉGÉNEK VIZSGÁLATA A CO 2 -nak vízben történő oldódása és az azt követő egyensúlyra vezető kémiai reakció az alábbi reakcióegyenlettel írható le: CO 2/g/ + H 2 O /l/ k 1 k 2 CO 2/l/ + H 2 O /l/ k 1 k 2 H /l/ Ez heterogén kémiai reakció, mert a reakcióban résztvevő komponensek különböző fázisokban vannak. A fenti reakció felső nyíl irányába menő részfolyamatának sebességén - adott körülmények /pl. hőmérséklet, CO 2 parciális nyomás, keverés, oldattérfogat stb/ között - az időegység alatt képződő H mennyiségét értjük. Ha ezeket a körülményeket állandó értéken tartjuk, akkor a reakciósebességet - a szokásos módon - az oldat szénsav (vagy a vele egyenértékű CO 2 ) koncentrációjának időbeli változásával jellemezhetjük, az alábbiak szerint: v= dc H = dc CO 2 ahol a c H2CO3 a szénsav ún. pillanatnyi koncentrációja, mol/dm 3, c CO2 a szénsav formában kötött CO 2 pillanatnyi koncentrációja, mol/dm 3. A felső nyíl irányába menő folyamat sebessége az idő függvényében csökkenő tendenciájú, mert a folyamat addig tarthat, amíg be nem áll az adott hőmérsékletnek és a CO 2 parciális nyomásának megfelelő egyensúly, azaz az oldatban a szénsav koncentráció el nem éri a telített oldat koncentrációját (c H2CO3 = c egys = ). A tapasztalat szerint ez a reakció elsőrendű, vagyis a sebessége a szénsav koncentrációjának az első hatványával arányos. Pontosabban a telített oldat és az oldat pillanatnyi koncentrációja közötti különbséggel (k 1 a szénsav képződési reakció - felső nyíl irányú folyamat - sebességi állandója, dimenziója: 1/idő): v= dc H = k 1 ( c H2CO3 ). Ennek a differenciálegyenletnek a megoldása - vagyis a szénsav koncentráció időfüggését megadó függvény - egy olyan exponenciális függvény, amelyet peremfeltételek ismeretében a változók szétválasztása után integrálással határozhatunk meg A peremfeltételek: ha t = 0, c H2CO3 = 0, ha t =, c H2CO3 =. - 2 -, A differenciálegyenlet megoldása: c H 2 dc H 0 2 t = k 1 0

más formában felírva: =k c 1 t, tel c H = 1 e k 1 t. A szénsav koncentrációja tehát az idővel exponenciális függvény szerint növekszik mindaddig, amíg az adott körülmények között az oldat telítetté nem válik, (elvileg végtelen hosszú idő alatt, gyakorlatban véges idő alatt éri el a koncentráció a értéket). A több, egymást követő részfolyamat során képződő szénsav gyenge sav, kis mértékben H + - és H - -ionokra disszociál, aminek következtében, pl. az oldat ph-ja, az elektromos vezetése stb. egyértelműen változik, azaz a H képződés sebességére következtethetünk - a szénsav koncentráció közvetlen mérése nélkül is -, ha az idő függvényében mérjük ezeket a sajátságokat. A fenti reakció alsó nyíl irányába menő részfolyamatának sebességén - adott körülmények /pl. hőmérséklet, inert gáz bevezetés, keverés, oldattérfogat stb/ között - az időegység alatt elbomló H mennyiségét értjük. Az alsó nyíl irányába menő folyamat sebessége az idő függvényében szintén csökkenő tendenciájú. A folyamat addig tarthat, amíg be nem áll az egyensúly, azaz az oldatban a szénsav koncentráció állandó értékűvé nem válik, pl. nullára csökken. A tapasztalat szerint a bomlási folyamat is elsőrendű, vagyis a sebessége a szénsav pillanatnyi koncentrációjának az első hatványával arányos. Pontosabban az oldat egyensúlyi koncentrációja és az oldat pillanatnyi koncentrációja közötti különbséggel (k 2 a szénsav bomlási reakció - alsó nyíl irányú folyamat - sebességi állandója, dimenziója: 1/idő): v= dc H = k 2 (c egys c H2CO3 ) = - k 2 c H2CO3. Ennek a differenciálegyenletnek a megoldása - vagyis a szénsav koncentráció időfüggését megadó függvény - egy olyan exponenciális függvény, amelyet peremfeltételek ismeretében a változók szétválasztása után integrálással határozhatunk meg A peremfeltételek: ha t = 0, c H2CO3 =, ha t =, c H2CO3 = c egys = 0. - 3 - A differenciálegyenlet megoldása: c H 2 dc H c c tel H 2 c H t = - k 2 0 = - k 2 t

más formában felírva: c H = e k 2 t. A mérési feladat: 1. Számítsa ki a vizsgált hőmérsékletre a CO 2 oldhatósági adatából a telített oldatban a szénsav koncentrációját mol/dm 3 -egységben! 2. Határozza meg az oldat ph-ját és elektromos vezetését a telített oldatban! 3. Szerkessze meg a G = f(c H2CO3 ) függvényt! 4. Számítsa ki a reakciósebességi állandót és a felezési idő értékét! 5. Adja meg a reakciósebességet a 25. percben! A gyakorlat kivitelezése: A termosztátban elhelyezett reakcióedénybe ismert mennyiségű desztillált vizet töltünk, belehelyezzük a ph és az elektromos vezetés mérésére szolgáló elektródokat. Azokat a mérőkészülékekhez kapcsoljuk, és a készülékek kimenetét a kétcsatornás regisztráló készülékhez csatlakoztatjuk. Beállítjuk a keverőmotor fordulatszámát, a CO 2 térfogatáramát és a CO 2 buborékoltatás megkezdésével azonos időpontban elindítjuk a jelek regisztrálását. A kísérlet addig végezzük (kb. 1 óra), amíg a regisztrátumok alapján az oldatban a telítettség állapotát elérjük. Közben 5-10 percenként a mérési adatokat feljegyezzük. A CO 2 -dal (H -val) telített oldat CO 2 koncentrációját különböző hőmérsékleten az alábbi táblázat tartalmazza. 1. táblázat: A tiszta CO 2 oldhatósága vízben különböző hőmérsékleten, 1 bar nyomáson Oldhatóság, Ncm 3 CO 2 /cm 3 H 2 O Hőmérséklet, o C 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0,89 0,86 0,84 0,82 0,80 0,78 0,76 0,745 0,73 0,715 0,70-4 - A desztillált víz és a telített oldat elektromos vezetési kísérleti adataiból megszerkesztjük a G = f(c H2CO3 ) lineáris függvényt és e kalibrációs diagramból meghatározzuk a kísérlet során kapott oldatok szénsav koncentrációit. Ha ábrázoljuk a adatokat az idő függvényében és a pontokat egyenessel összekötjük, a kapott egyenes iránytangenséből a k 1 sebességi állandó meghatározható. Ennek ismeretében a szénsav képződési reakció pillanatnyi sebessége bármely időpontban kiszámítható, a reakció felezési ideje - amennyi idő alatt a szénsav koncentrációja a telítési érték felét eléri - pedig a összefüggésből számítható. t 1/2 = 2 k 1

Ha a szénsav bomlási folyamatának a sebességét akarjuk vizsgái, akkor a CO 2 -dal (H -val) telített oldatból indulhatunk ki. A CO 2 bevezetést megszüntetjük és valamilyen inert gáz (pl. N 2, CO 2 mentes levegõ stb.) bevezetésével a bomlási folyamatot segítjük elő. Ehhez beállítjuk az inert gáz térfogatáramát és a gázbuborékoltatás megkezdésével azonos időpontban elindítjuk a ph és az elektromos vezetés jelek regisztrálását. A kísérletet addig végezzük, amíg a regisztrátumok alapján az oldatban a szénsav koncentráció nem állandósul. Közben 5-10 percenként a mérési adatokat feljegyezzük. Az adatok kiértékeléséhez a desztillált víz és a telített oldat elektromos vezetési kísérleti adataiból megszerkesztjük a G = f(c H2CO3 ) lineáris függvényt és e kalibrációs diagramból meghatározzuk a kísérlet során kapott oldatok szénsav koncentrációit Ha ábrázoljuk az c H2CO3 adatokat az idő függvényében és a pontokat egyenessel összekötjük, a kapott egyenes iránytangenséből a k 2 sebességi állandó meghatározható. Ennek ismeretében a szénsav bomlási reakció pillanatnyi sebessége bármely időpontban kiszámítható, a bomlási reakció felezési ideje - amennyi idő alatt a szénsav koncentrációja a telített értékről a felére csökken - pedig a t 1/2 = összefüggésből számítható. A gyakorlathoz kapcsolódó elméleti ismereteket Berecz E.: Fizikai kémia c. tankönyvből lehet kiegészíteni. (391-401., 412-413. o.) 2 k 2

5. Laboratóriumi gyakorlat, A HETEROGÉN KÉMIAI REAKCIÓ SEBESSÉGÉNEK VIZSGÁLATA, A Név:... Tcs:... Dátum:... Észlelési- és eredménylap A kísérlet hőmérséklete:..... o C A CO 2 térfogatárama:... dm 3 /h A keverő fordulatszáma:...... 1/min A telített oldat CO 2 koncentrációja:... Ncm 3 CO 2 /cm 3 H 2 O A telített oldat szénsav koncentrációja: =..... mol/dm 3 elektromos vezetése: G =... µs A víz elektromos vezetése: G =...... µs Kísérleti és számítási adatok Idő, min ph G, µs 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. c H2CO3 mol/dm 3 - c H2CO3 mol/dm 3 A szénsav képződési reakció sebességi állandója: - tgα = k 1 =... A képződési reakció sebessége a 25. percben: v =......, felezési ideje: t 1/2 =... Melléklet: G = f(c H2CO3 ) diagram = f(t) diagram Ellenőrző aláírás

5. Laboratóriumi gyakorlat, B HETEROGÉN KÉMIAI REAKCIÓ SEBESSÉGÉNEK VIZSGÁLATA, B Név:... Tcs:... Dátum:... Észlelési- és eredménylap A kísérlet hőmérséklete:..... o C A levegő térfogatárama:... dm 3 /h A keverő fordulatszáma:...... 1/min A telített oldat CO 2 koncentrációja:... Ncm 3 CO 2 /cm 3 H 2 O A telített oldat szénsav koncentrációja: =..... mol/dm 3 elektromos vezetése: G =... µs A víz elektromos vezetése: G =...... µs Kísérleti és számítási adatok Idő, min ph G, µs 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. c H2CO3 mol/dm 3 c H2CO3 A szénsav bomlási reakció sebességi állandója: - tgα = k 2 =... A bomlási reakció sebessége a 25. percben: v =......, felezési ideje: t 1/2 =... Melléklet: G = f(c H2CO3 ) diagram c H2CO3 = f(t) diagram Ellenőrző aláírás