4. A metil-acetát lúgos hidrolízise. Előkészítő előadás

Hasonló dokumentumok
Kémiai reakciók sebessége

Reakció kinetika és katalízis

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Sók oldékonysági szorzatának és oldáshőjének meghatározása vezetés méréssel

ELEKTROKÉMIA. Alapmennyiségek. I: áramersség, mértékegysége (SI alapegység): A:

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

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

Környezeti analitika laboratóriumi gyakorlat Számolási feladatok áttekintése

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

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

5. Laboratóriumi gyakorlat

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Jegyzőkönyv. Konduktometria. Ungvárainé Dr. Nagy Zsuzsanna

Általános Kémia GY 3.tantermi gyakorlat

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

Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria

5. Sók oldáshőjének meghatározása kalorimetriás módszerrel. Előkészítő előadás

Kiegészítő tudnivalók a fizikai mérésekhez

Az Ohm törvény. Ellenállás karakterisztikája. A feszültség és az áramerősség egymással egyenesen arányos, tehát hányadosuk állandó.

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

Sók oldáshőjének és jég olvadáshőjének meghatározása anizotermés hővezetéses kaloriméterrel

Reakciókinetika. Fizikai kémia előadások biológusoknak 8. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. A reakciókinetika tárgya

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

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

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

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

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

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

Elektromos áram, egyenáram

6. Oldatok felületi feszültségének meghatározása. Előkészítő előadás

Ohm törvénye. A mérés célkitűzései: Ohm törvényének igazolása mérésekkel.

(Kémiai alapok) és

3. A kémiai reakciók sebessége

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

Általános kémia vizsgakérdések

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

VEGYÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

Elektromos áram, áramkör

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

25. Folyadék gőznyomásának meghatározása a hőmérséklet függvényében. Előkészítő előadás

Kémiai alapismeretek 6. hét

Kémia OKTV 2006/2007. II. forduló. A feladatok megoldása

Orvosi Fizika 13. Bari Ferenc egyetemi tanár SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Elektromos áramerősség

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

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

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

FIZIKAI KÉMIA II. házi dolgozat. Reakciókinetikai adatsor kiértékelése (numerikus mechanizmusvizsgálat)

XXIII. SZERVES KÉMIA (Középszint)

Transzportfolyamatok

Reakciókinetika (Zrínyi Miklós jegyzete alapján)

Oktatási Hivatal. A 2008/2009. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának feladatlapja. FIZIKÁBÓL II.

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

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

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

Elektromos töltés, áram, áramkör

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

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)

3. Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

Elektromos áram, áramkör, kapcsolások

100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%.

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék HALLGATÓI SEGÉDLET

Ellenállásmérés Ohm törvénye alapján

Elektrolitok nem elektrolitok, vezetőképesség mérése

Reakciókinetika és katalízis

Ni 2+ Reakciósebesség mol. A mérés sorszáma

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

Általános Kémia GY, 2. tantermi gyakorlat

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

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 11. hét

Oldódás, mint egyensúly

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Ecetsav koncentrációjának meghatározása titrálással

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 6 pont. 3. feladat Összesen: 18 pont

Termokémia. Hess, Germain Henri ( ) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Számítások ph-val kombinálva

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

A REAKCIÓKINETIKA ALAPJAI

9.3 Szakaszos adiabatikus reaktor vizsgálata

Orvosi Fizika 10. Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

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

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

Zener dióda karakterisztikáinak hőmérsékletfüggése

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1995 JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

23. Indikátorok disszociációs állandójának meghatározása spektrofotometriásan

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

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Hőmérsékleti sugárzás

Átírás:

4. A metil-acetát lúgos hidrolízise Előkészítő előadás 207.02.20.

A metil-acetát hidrolízise Metil-acetát: ecetsav metil észtere, CH 3 COOCH 3 Hidrolízis: reakció a vízzel, mint oldószerrel. CH 3 COOCH 3 + H 2 O CH 3 COOH + CH 3 OH egyensúlyi reakció -> az észter ebben a reakcióban nem hidrolizálható teljes mértékben!

A metil-acetát lúgos hidrolízise Lúgos hidrolízis: hidrolízis lúgos oldatban A fenti reakció erős bázis oldatában (pl. NaOH-oldat) teljes mértékben a termékképződés felé tolódik el, mert a keletkezett ecetsav a lúggal reakcióba lép: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O A két reakcióegyenletet összevonva: CH 3 COOCH 3 + NaOH CH 3 COONa + CH 3 OH

A mérési feladat A metil-acetát lúgos hidrolízis reakciójának sebességi együtthatójának meghatározása elektromos vezetés méréssel különböző hőmérsékleteken. A folyamat aktiválási energiájának kiszámolása az Arrhenius-egyenlet alkalmazásával.

Reakciókinetikai alapok Átalakulási sebesség (termelődési vagy fogyási sebesség): n / t Függ a kiválasztott anyagfajtától! A + 2B ½C n A / t n B / t n C / t Reakciósebességet ezért nem az anyagmennyiséggel, hanem a reakciókoordinátával érdemes felírni: ξ v, ahol ξ n i, azaz t ν i v n ν t i i

Reakciókinetikai alapok A pillanatnyi sebességet véges differenciákról deriválásra áttérve kapjuk meg: v dξ dt dξ dn i ν i v ν i dn dt i

Reakciókinetikai alapok A A + 2B ½C reakcióra felírt reakciósebességek: t n t n d d d d v A A A t n t n d d 2 d d 2 v B B B t n t n d d 2 d d 2 v C C C C B A v v v

Reakciókinetikai alapok Ha a reakció során a térfogat nem változik, akkor az anyagmennyiségekről át lehet térni az anyagmennyiség koncentrációra: n i d v dc v V i V ν i dt ν dt i Ez a reakciósebesség a térfogattal osztott reakciósebesség.

Reakciókinetikai alapok A reakciósebesség általában függ a kiindulási anyagok koncentrációjától. Sok esetben ez a függés a tömeghatás kinetikát követi. Elemi reakcióknál minden esetben, összetett reakcióknál gyakran érvényes az úgynevezett sebességi egyenlet. [ A] d v d t k r [ ] A r A [ B] B ahol k a sebességi együttható, r A az A anyag, r B a B anyag részrendje. A részrendek összege a reakció bruttó rendje.

Az elsőrendű reakció sebességi egyenlete Differenciális alak: [ A] d dt k [ A] Integrális alak: kt [ A] [ A] 0e

Másodrendű reakció sebességi egyenlete Differenciális alak: [ A] d dt k [ A][ B] Integrális alak: kt [ A] [ B] 0 0 ln [ A][ B] 0 [ A] [ B] 0 Elég bonyolult egyenlet!

Másodrendű reakció sebességi egyenlete egyszerűsített változat Ha [A] 0 [B] 0 az egyenletek sokkal egyszerűbbek! Differenciális alak: [ A] d dt k [ A] 2 Integrális alak: kt A A [ ] [ ] 0 A feltétel a reakcióelegy megfelelő összeállításával egyszerűen biztosítható!

A reakció követése Bármilyen módszer jó, ha koncentrációt vagy koncentrációváltozást lehet mérni vele. CH 3 COOCH 3 + Na + + OH CH 3 COO + Na + + CH 3 OH Ebben az esetben a reakció során a reakcióelegy elektromos vezetése jelentős mértékben változik, így alkalmas a reakció előrehaladásának követésére.

Néhány elektromosságtani fogalom ismétlése Az elektromos vezetés (G) az elektromos ellenállás (R) reciproka: G R SI mértékegysége: Ω - S(siemens) Homogén, tömör vezető esetén a vezető ellenállása egyenesen arányos a hosszával és fordítottan a keresztmetszetével. l R ρ A Az arányossági tényező a fajlagos ellenállás (ρ).

Néhány elektromosságtani fogalom ismétlése A fajlagos vezetés (κ) a fajlagos ellenállás reciproka: κ ρ SI mértékegysége: S/m Az oldat vezetését tehát a fajlagos vezetése határozza meg: G R ρ A l κ A l

Néhány elektromosságtani fogalom ismétlése Az oldat fajlagos vezetése az egyes ionok fajlagos vezetéseinek összege: Egy ion fajlagos vezetése a moláris fajlagos vezetésének (λ i ) és az anyagmennyiség koncentrációjának a szorzata: κ κ i κ i λ c i i Egy ion moláris fajlagos vezetése pedig az elektromos mozgékonyságától (u i ) függ: λ i u zf i

Az elektromos vezetés változásának oka CH 3 COOCH 3 + Na + + OH CH 3 COO + Na + + CH 3 OH u (OH ) >> u (CH 3 COO )

A sebességi együttható meghatározása CH 3 COOCH 3 + OH CH 3 COO + CH 3 OH d [ ] [ ] CH [ ][ ] 3COOCH 3 d OH k CH COOCH OH dt dt 3 3 A kinetikai egyenlet egyszerűsítése céljából a két reaktáns koncentrációját azonos értékre állítjuk be. Ezért ezek koncentrációja a reakció során végig meg fog egyezni. Jelöljük a továbbiakban ezt [A]-val! [CH 3 COOCH 3 ] [OH ] [A] kt A A [ ] [ ] 0

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből CH 3 COOCH 3 + Na + + OH CH 3 COO + Na + + CH 3 OH G A κ l A l i A κ i λi c l i i A metil-acetát és metanol nem ionok, ezért a vezetésben nem vesznek részt. A nátrium-ion koncentrációja nem változik a reakció során. κ λ [ ] [ ] [ ] OH λ Ac λ + + + + Na OH Ac Na

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből [CH 3 COOCH 3 ] [OH ] [A] Írjuk fel a reaktánsok koncentrációja segítségével az acetát-ionok pillanatnyi koncentrációját: [Ac ] [A] 0 [A]

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből Visszahelyettesítve: κ λ [ A] λ [ A] [ A] ( ) [ ] λ + + + + Na OH Ac 0 Na A reakció kezdetén [A] [A] 0 : κ 0 λ + λ [ ] [ ] + A + Na OH A reakció teljes lejátszódása után [A] 0: κ Ezekkel az egyenletekkel a kinetikai egyenlet átírható fajlagos vezetésekre! 0 Na [ ] [ ] + A λ Ac λ Na + + 0 Na

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből kt [ A] [ A] [ A] [ ] 0 A [ A][ A] [ A] 0 0 0 0 [ A] [ A] [ A] κ κ κ Képezzük az alábbi különbségeket: λ κ λ [ ] [ ] + A + λ + Na λ [ A] λ [ A] [ A] ( ) [ + λ Na ] + Ac [ A] + λ [ A] 0 [ A] + Ac [ A] [ A] 0 Na ( ) [ ] [ ] [ + + λ + Na λ A + Na ] 0 λ OH OH Na ( )( λ ) 0 λ Ac OH Ac [ A]( ) λ Ac λ OH OH 0 0 Na Na

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből Behelyettesítve: kt [ A] [ A] [ ] 0 A κ κ0 [ A] [ ] κ κ 0 A 0 l Tudjuk, hogy κ G, így az egyenlet a mérhető A vezetésekre átírható (az arányossági tényező a számlálóban és a nevezőben ugyanaz, így egyszerűsíthetünk vele): kt G G [ ] G G A 0 0

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből kt G G [ ] G G A 0 0 Meghatározandó mennyiségek: A kezdeti vezetés, G 0 Pillanatnyi vezetés értékek, G A reakció lejátszódása után mérhető vezetés, G A reaktánsok kezdeti koncentrációja, [A] 0

A sebességi együttható meghatározása a vezetés méréséből Nevezzük a vezetések így számolt hányadosát ezentúl Z-nek: Z Ha a Z mennyiséget az idő függvényében ábrázoljuk, akkor az alábbi egyenlet szerint egyenest kell kapnunk: G G G G G G G0 G k[ ] t 0 Z A 0 Az egyenes meredekségéből (m) a sebességi együttható kiszámolható: k m [ A] 0

A kísérleti berendezés vázlata konduktométer számítógépes adatgyűjtő rendszer hőmérő keverő Vezetési cella termosztát termosztálófolyadék hűtőfolyadék

A konduktométer A folyadékok vezetését leggyakrabban váltóáramú konduktométerrel mérik.

A konduktométer működési elve nagyfrekvenciájú váltóáramot használunk, mert így elkerülhető az elektrolízis a vezetési cellában az átfolyó áram kicsi (0 3 0 6 A), hogy a hőhatása elhanyagolható legyen váltóáramú ellenállást (impedanciát) mérünk, mivel az áramköri elemek, főleg a cella tartalmaz kapacitív komponenst A konduktométer helyettesítő kapcsolása: vezetési cella feszültségforrás a mérőellenálláson eső feszültség mérőellenállás

A konduktométer működési elve Az Ohm-törvény alapján írjuk fel az áramerősségeket! A vezetési cellán átfolyó áram: I U R c + R m A mérőellenálláson átfolyó áram: I U R m m Mivel az áram mindkét ellenálláson átfolyik a fenti értékeknek egyenlőknek kell lenniük: G R c R c U + R m U m U R m U R Az mérőellenállás értékét úgy választjuk meg, hogy sokkal kisebb legyen a vezetési cella ellenállásánál (R c >> R m ). Ezt alkalmazva és az egyenletet átrendezve az oldat vezetését kapjuk: m m konstans U m

A vezetési cella Legegyszerűbb elrendezés: két nagy felületű platina lemez egy üvegharangban Előnyös, ha a lemezek fizikai felülete nagy, ezért gyakran platinázott platina lemezeket használnak. Így a valódi felület a geometria felület száz- vagy ezerszerese is lehet. Elterjedt még a gyűrűs vezetési cella, amelyben három platinagyűrű található (a két szélsőt összekötik). Alakja után gyakran harangelektródnak is nevezik a vezetési cellát. A harang tetején lévő nyílás fontos a folyadék áramlása miatt reakciókinetikai mérések vagy titrálások esetén. platina lemezek

A termosztát A termosztát a hőmérséklet állandó értéken tartására szolgáló eszköz. Egy folyadéktermosztát fő részei: hőmérséklet érzékelő vezérlő/szabályozó egység fűtés hűtés folyadéktartály

A termosztát működése ez a termosztát járása hűtés fűtés idő

A mérés kivitelezése Adatgyűjtő rendszer elindítása. hálózati elosztó 2. számítógép 3. Metex multiméter Adatgyűjtő program indítása a metacgy ikonnal A kívánt hőmérsékletet beállítása a termosztáton a 20 C és 40 C hőmérséklettartományban A konduktométer méréshatárának beállítása típustól függően (azért, hogy a reagensek betöltése során a konduktométer ne vezérlődjön túl) Desztillált víz és nátrium-hiroxid-oldat betöltése (ebben a sorrendben). Keverés! A konduktométer vezetéssel arányos kimenő egyenfeszültség jelének beállítása, majd a méréshatár rögzítése az R-H (range hold) gomb egyszeri megnyomásával (csak az első mérésnél). cm 3 metil-acetát felszívása (buborékmentesítés).

A mérés kivitelezése Hőmérséklet leolvasás percenként. Ha a hőmérséklet állandó: az adatgyűjtés elindításkor meg kell adni a mért értéket (ettől függ az adatgyűjtési idő!) 2 s után a metil-acetátot a keverőlapátra fecskendezzük Addig várunk, amíg az adatgyűjtés magától be nem fejeződik. A termosztát hőmérsékletét átállítjuk. A reakcióteret kitakarítjuk. A mérést az új hőmérsékleten megismételjük.

Az aktiválási energia meghatározása A sebességi együttható egy szűk hőmérséklettartományban az Arrhenius-egyenlet szerint függ a hőmérséklettől: k A e r E R T Ennek linearizált alakja: ln k ln A E R T ln A r E R r T Az aktiválási energia az ún. Arrhenius-ábrázolásból határozható meg. Ábrázoljuk a sebességi együttható természetes alapú logaritmusát a termodinamikai hőmérséklet reciprokának függvényében (lnk vs.t ábra). Az ábrázolt pontokra egyenest illesztve annak meredekségéből (m) az aktiválási energia kiszámítható: R m A jegyzetben tízes alapú logaritmus használatával is meg vannak adva a képletek. NE KEVERJÉK a kétféle logaritmust! r E

Az aktiválási energia meghatározása ln(k / dm 3 mol - s - ) -0.4-0.6-0.8 -.0 Y A + B * X Parameter Value sd -------------------------------------------- A 7,544 0,4537 B -5634.3839 37,528 -------------------------------------------- R 0,99822 SD 0,02335 -.2 -.4 -.6 E a 46,9 kj/mol -.8 0.0035 0.00320 0.00325 0.00330 0.00335 0.00340 T - / K -

Beadandó eredmények Az egy mérőhelyen dolgozó hallgatók neve A saját mérési adatfájlok neve A technikustól kapott adattáblázat és mintagrafikon. Arrhenius ábrázolás az aktiválási energia meghatározásához. Az ábrázolásához felhasznált függvény kiszámításához használt táblázat. Az ábrázolt függvény meredeksége alapján számolt aktiválási energia kj/mol egységben 3 értékes jegyre.