C vitamin bomlása. Aszkorbinsav katalitikus oxidáció kinetikájának vizsgálata voltammetriás méréstechnikával

Hasonló dokumentumok
5. Laboratóriumi gyakorlat

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

Ecetsav koncentrációjának meghatározása titrálással

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

Labor elızetes feladatok

Vizes oldatok ph-jának mérése

Természetvédő 1., 3. csoport tervezett időbeosztás

V átlag = (V 1 + V 2 +V 3 )/3. A szórás V = ((V átlag -V 1 ) 2 + ((V átlag -V 2 ) 2 ((V átlag -V 3 ) 2 ) 0,5 / 3

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

Számítástudományi Tanszék Eszterházy Károly Főiskola.

23. Indikátorok disszociációs állandójának meghatározása spektrofotometriásan

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

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata

Folyadékszcintillációs spektroszkópia jegyz könyv

9 gyak. Acél mangán tartalmának meghatározása UV-látható spektrofotometriás módszerrel

Anyagtartalom meghatározás Abbe-féle refraktométerrel

1. feladat Összesen: 7 pont. 2. feladat Összesen: 8 pont

XXXVI. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM. Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

Magspektroszkópiai gyakorlatok

25/1. Stacionárius és tranziens megoldás. Kezdeti és végérték tétel.

Beadandó A kalibrációs diagram az ismeretlen oldat százalékos összetételével (az eredeti 20 g bemérésre vonatkoztatva).

TERMODINAMIKAI EGYENSÚLYOK. heterogén és homogén. HETEROGÉN EGYENSÚLYOK: - fázisegyensúly. vezérlelv:

Vízóra minıségellenırzés H4

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

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata

NATRII AUROTHIOMALAS. Nátrium-aurotiomalát

Hz U. oldat. R κ=l/ra. 1.ábra Az oldatok vezetőképességének mérése

Halmazállapot-változások vizsgálata ( )

Víztechnológiai mérőgyakorlat 2. Klórferőtlenítés törésponti görbe felvétele. Jegyzőkönyv

TRIPSZIN TISZTÍTÁSA AFFINITÁS KROMATOGRÁFIA SEGÍTSÉGÉVEL

IMMUNGLOBULIN ANTIKOMPLEMENT- AKTIVITÁSÁNAK VIZSGÁLATA

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

28. melléklet a 152/2009. (XI. 12.) FVM rendelethez

Elektrokémia Kiegészítés a praktikumhoz Elektrokémiai cella, Kapocsfeszültség, Elektródpotenciál, Elektromotoros erı.

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Ivóvíz savasságának meghatározása sav-bázis titrálással (SGM)

Kémia fogorvostan hallgatóknak Munkafüzet 11. hét

7. gyak. Szilárd minta S tartalmának meghatározása égetést követően jodometriásan

Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria

Reakciókinetika (Zrínyi Miklós jegyzete alapján)

Vezetőképesség meghatározása

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

[S] v' [I] [1] Kompetitív gátlás

Radioaktív bomlási sor szimulációja

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Szénhidrátok elektrokémiai detektálása, fókuszban a laktóz

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Fizikai kémia 2 Reakciókinetika házi feladatok 2016 ősz

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Környezeti analitika laboratóriumi gyakorlat Számolási feladatok áttekintése

Reakció kinetika és katalízis

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

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

2. Fotometriás mérések I.

Gyógyszerhatóanyagok azonosítása és kioldódási vizsgálata tablettából

LAMBDA-MED Kft. elektroanalitikai csoport

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

Jegyzőkönyv. Konduktometria. Ungvárainé Dr. Nagy Zsuzsanna

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

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

Kémiai reakciók. Közös elektronpár létrehozása. Általános és szervetlen kémia 10. hét. Elızı héten elsajátítottuk, hogy.

Automata titrátor H 2 O 2 & NaOCl mérésre klórmentesítő technológiában. On-line H 2 O 2 & NaOCl Elemző. Méréstartomány: 0 10% H 2 O % NaOCl

BIZALMAS MŐSZAKI JELENTÉS 46303

1. Bevezetés 2. Kémiai oxigénigény meghatározása feltárt iszapmintákból vagy centrifugátumokból 2.1. A módszer elve

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

Folyadékok és szilárd anyagok sűrűségének meghatározása különböző módszerekkel

Redox reakciók. azok a reakciók, melyekben valamely atom oxidációs száma megváltozik.

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

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

Általános Kémia, 2008 tavasz

Radioaktív nyomjelzés

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

Félvezetk vizsgálata

KONDUKTOMETRIÁS MÉRÉSEK

a) H 3 PO 4 pk a értékeinek meghatározására, b) üdítőital foszfor tartalmának meghatározására, c) pirofoszfát bomlásának követésére Dr.

Tartalom. 1. Gázszagosító anyagok vizsgálata

4. A metil-acetát lúgos hidrolízise. Előkészítő előadás

Egyenletek, egyenlőtlenségek grafikus megoldása TK. II. kötet 25. old. 3. feladat

Debreceni Egyetem. Feladatok a Matematika II. tárgy gyakorlataihoz. Határozatlan integrál

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Természetvédő 1., 3. csoport tervezett időbeosztás

EGYENES ILLESZTÉSE (OFFICE

Gyakorlati Forduló Válaszlap Fizika, Kémia, Biológia

MÉRÉSI JEGYZİKÖNYV. A mérési jegyzıkönyvet javító oktató tölti ki! Mechatronikai mérnök Msc tananyagfejlesztés TÁMOP

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

1) Standard hidrogénelektród készülhet sósavból vagy kénsavoldatból is. Ezt a savat 100-szorosára hígítva, mekkora ph-jú oldatot nyerünk?

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Számítások ph-val kombinálva

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Sók oldékonysági szorzatának és oldáshőjének meghatározása vezetés méréssel

GLUCAGONUM HUMANUM. Humán glükagon

1. Asszociációs kolloidok

SERTRALINI HYDROCHLORIDUM. Szertralin-hidroklorid

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

ESR-spektrumok különbözı kísérleti körülmények között A számítógépes értékelés alapjai anizotróp kölcsönhatási tenzorok esetén

Kémia OKTV döntő I. kategória, 1. feladat Budapest, március 31. Titrálások hipoklorittal

Átírás:

C vitamin bomlása Aszkorbinsav katalitikus oxidáció kinetikájának vizsgálata voltammetriás méréstechnikával Bevezetés Az aszkorbinsav reduktív sajátsága jól ismert, felhasználása széleskörő. Gyógyszerként terápiás kezelésekben, antioxidánsként ételek, italok fontos adalékaként alkalmazzák. Közismert, hogy a vízben oldott aszkorbinsav könnyen oxidálódik. Az oxidáció végterméke függ a reakcióközeg ph-jától (képzıdhet dehidro-aszkorbinsav mellett treonsav, oxálsav, stb. Savas közegben ph=1- az oxidáció terméke gyakorlatilag csak dehidroaszkorbinsav.) A reakció az alábbi képlettel írató le: C 6 H 8 O 6 +½ C 6 H 6 O 6 + H O A reakció viszonylag lassan megy végbe. Többértékő fémionok láncmechanizmust indítanak meg, a reakciót katalizálják. A reakciót jelentısen befolyásolják a vizes oldatban jelenlévı ionok, gyökionok, szabad gyökök. A mérés elve A feladat megoldásához tekintsünk át néhány, a reakció kinetikáját érintı megfontolást. A homogén katalízisre vonatkozó legfontosabb kinetikai összefüggéseket vizsgáljuk meg. Tekintsük a következı, nem katalitikus reakciót: A+B T ν 1 = k 1 [ A][ B] A K jelő katalizátor hatására a következı reakció játszódik le A+B+K T+K ν [ A][ B][ K] = k Látható, hogy az eredetileg másodrendő kinetika katalizátor jelenlétében harmadrendővé válik. Mivel a kémiai átalakulás során mindkét folyamat lejátszódik, ezért a teljes sebességi egyenletben a két részfolyamat sebességének az összege lesz: ν = ν [ A][ B] + k [ A][ B][ K] = ( k k [ K] )[ A][ B] 1 + ν = k1 1 + A fenti sebességi egyenletben a "látszólagos sebességi állandó" k 1 + k [K] nem állandó, hanem függ a katalizátor koncentrációjától. Mivel k [K] minden esetben pozitív, ezért a sebesség növekszik. Katalízisrıl általában csak akkor beszélünk, ha k [K] >> k1, azaz a sebességmeghatározó folyamat a katalizátor koncentrációjától függ. A katalízis mértékére felvilágosítást adó k sebességi állandót meghatározhatjuk, például úgy, hogy változó katalizátor koncentráció mellett mérjük meg a másodrendő folyamat látszólagos sebességi állandóját. A katalizátor nélküli reakció kinetikájából k1, katalizátor jelenlétében felvett kinetikából pedig k 1 + k [K] érték kapható meg. Így a katalizátor koncentráció ismeretében k 1 és k numerikus értéke meghatározható. 1

Ahhoz, hogy a koncentrációk idıbeli változását meghatározhassuk, a sebességi egyenletet meg kell oldanunk. Matematikai szempontból a legegyszerőbb kinetikai egyenlet az elsırendő folyamat egyenlete, mert ebben az idın kívül csak egyetlen változó (koncentráció) van. Az elsırendő kinetika általánosított egyenlete a következı: A+B T azaz, az A komponensbıl a T jelő termék képzıdik. A sebességi egyenlet: d ν = dt [ A] d[ T] = dt = k[ A] A fenti egyenletbıl látszik, hogy két lehetıségünk van. Meghatározhatjuk A fogyásának vagy T képzıdésének a kinetikáját. Vizsgáljuk meg A fogyását! Tegyük fel, hogy a t = kezdeti idıpontban A koncentrációja [A ]. A fenti differenciálegyenletet integrálással oldhatjuk meg az ismert módon: [ A] d[ A] t = k dt A dt [ ] A megoldás: ln [ A] kt = kt illetve [ ] [ ] [ A ] A A e = Elsırendő reakciónál a koncentráció az idı függvényében exponenciálisan, a koncentráció logaritmusa pedig lineárisan csökken. [ A] A ln = kt egyenlet segítségével eldönthetjük, hogy egy adott reakció elsırendő-e. Ez a [ A ] legegyszerőbben grafikus úton végezhetı el úgy, hogy ábrázoljuk ln[a]-t az idı függvényében és megállapítjuk, hogy a mérési pontok egyenesre esnek-e. Egyenes esetén a reakció elsırendő, a meredekségbıl pedig meghatározható a sebességi állandó numerikus értéke. Feladat: Az aszkorbinsav koncentrációjának meghatározásával követjük nyomon a bomlás folyamatát az idı függvényében. A szakirodalom szerint C-vitamin mérésre számos lehetıség áll rendelkezésünkre, amelyek közül napjainkban a leggyakrabban alkalmazott a titrimetriás, spektrofotometriás, amperometriás és voltammetriás módszerek. Az aszkorbinsav koncentrációját a gyakorlat során voltammetriás módszerrel határozzuk meg. A mérést edaq potenciosztát készülék segítségével végezzük. Ehhez a méréshez szükséges elektrokémiai ismeret, a Szilárd elektródos voltammetria címő gyakorlat leírásában megtalálható. (Vegyék észre aszkorbinsav esetére a paracetamol irreverzibilis viselkedésének hasonlóságát.) Munkaelektródként szénpaszta elektródot, referencia elektródként Ag/AgCl elektródot alkalmazunk. A mérıcella alkalmas térfogatú, 5-5 ml térfogatú mágneses keverıvel ellátott üveg fızıpohár. A készülék helyes beállításával, aszkorbinsav oldat mérésére az 1.ábrán látható voltammogram készíthetı. (A készülék mőködtetési leírása a munkaasztalon megtalálható.)

,5,,15 i (A),1,5,,,,4,6,8 E (V) 1.ábra Az aszkorbinsav voltammogramja./ A gyakorlat leírása a./ Szükséges oldatok.1m NaCl oldat 5 ml 1 mm aszkorbinsav (AA) oldat - mindig frisset készítünk, térfogata 5 ml. CuSO4 oldat (katalizátor) b./ Kalibrációs görbe készítéséhez a mérés 5 ml-es fızıpohárban 1 ml,1 M NaCl oldattal mérünk, amelynek voltammogramját elkészítjük. 3µl 1 mm AA oldatot adunk hozzá és mágneses keverı segítségével alaposan megkeverjük. A keverést leállítjuk. Újabb voltammetriás mérést végzünk. Az oldathoz további 3µl 1 mm AA oldatot adunk és az eljárást megismételjük. A kalibrációs görbéhez 7 pontra van szükség, az eljárást összesen 7 alkalommal megismételjük. c./ Bomlási folyamatok vizsgálata A reakcióedénybe bemért 8 ml.1m NaCl oldat és az aznapra megadott Katalizátor mennyiségeket mérünk be. A termosztátot a megadott hımérsékletőre állítjuk. Az oldat állandó oxigén szintjét levegı buborékoltatással biztosítjuk (a buborékoltatás egyben a kevertetésrıl is gondoskodik). A reakcióedényt lefedjük ezzel csökkentjük a párolgási veszteséget. (A hıfok kiegyenlítıdés kb. 5 perc, emiatt ezt a mőveletet még a kalibrációs vizsgálatok elıtt végezzük el.) A 1 mm AA oldatot, közvetlenül a bomlási folyamat megkezdése elıtt mérjük csak be. 3

A gyakorlat kivitelezésének részletes leírása Elıkészületek a kalibrációhoz és a katalitikus bontáshoz A 5 ml 1mM aszkorbinsav oldatot (AA) elkészítjük és a méréshez a hiányzó oldatot is, ha szükséges. 1 ml alapoldatot bemérünk a kettısfalú reakcióedénybe, amelybıl 1 ml-t egy 5 ml-es fızıpohárba pipettázunk A feladatlapon megadott katalizátor mennyiséget mikropipettával hozzáadjuk a reakcióedényben lévı 9 ml alapoldathoz, amelyet levegıbuborékoltatással összekeverünk. A levegıpumpát leállítjuk. A reakcióedényben lévı Cu + tartalmú oldatból 1 ml-t 5 ml-es fızıpohárba pipettázunk. A reakcióedény nyílásait lefedjük. A termosztát hımérıjét a megadott hımérsékletre állítjuk és a készülék bekapcsolásával megkezdjük a reakcióedény adott hıfokú termosztálását. Idınként a termosztát ellenırzı hımérı állását leolvassuk. A szénpaszta elektród felületét megújítjuk. A szénpaszta elektródot csak a mérés idejére merítjük az oldatba. Bekapcsoljuk az edaq készüléket és megnyitjuk az ECHEM mérıprogramot. Az ECHEM mérıprogramból a techique alatt felsorolt mérımódszerek közül linear sweep voltammetry-t kiválasztjuk a mérési paramétereket (potenciál ablak: pl, indulási potenciál-.v, végpotenciál.8v, pásztázási sebesség pl..1 V/s) beállítjuk. Néhány felvételt készítünk. Ezzel begyakoroljuk a készülék használatát és korrigáljuk a beállítást a legalkalmasabbra. Az elektródokat alaposan lemossuk. Most, a korábban elkészített 1 ml NaCl alapoldatot tartalmazó 5 ml-es fızıpoharat véve, elkezdjük a kalibrációs görbe felvételéhez szükséges méréseket. Felvesszük az alapoldat lineáris pásztázóvoltammogramját. A mágneses keverırudat és az elektródokat az alapoldatot tartalmazó mérı cellába helyezzük A következı mérési pont felvételéhez 3 µl 1mM aszkorbinsav oldatot pipettázunk, alaposan megkeverjük Rövid ideig (1 s) tartó keverés után, a keverıt leállítva, az alapoldat voltammogramját elkészítjük 3µl -es adag AA oldat hozzáadásokkal az elızı lépést 6-ször megismételjük. Figyeljünk az érzékenység- Range- megfelelı beállítására Katalitikus bontás A levegıbuborékoltatást megkezdjük kevertetés céljából. Elıkészítjük a mintavevı kis edényeket, A reakcióedényben levı oldathoz pipettával 1 ml AA oldatot adunk. Rövid ideig (1 s) tartó keverés után a t= idıhöz tartozó 5 ml mintát a mintavevı kis edénybe mérjük. 4

A minta voltammogramját azonnal elkészítjük, megfelelıen jelöljük. Az összetartozó mintaszám és mintavételi idıpont párokat táblázatba írjuk. Mérés után az elektródokat az oldatból kivesszük és szőrıpapírral a folyadékcseppeket leitatjuk. 1 perc után a következı 5 ml mintát a mintavevı kis edénybe mérjük. A minta voltammogramját ismét azonnal elkészítjük. A felvételeket 1 percenként a bomló reakcióelegy vizsgálatával folytatjuk (6 pontot veszünk fel) kb, 1 órán át. Ellenırzı lépések Felvesszük újra az alapoldat voltammogramját. Megvizsgáljuk van-e emlékezı effektus. Felvesszük a Cu + tartalmú alapoldat voltammogramját, megvizsgáljuk, hogy a katalizátor milyen jelet ad, zavarja-e a voltammetriás mérést. A gyakorlat befejezése 1. Termosztát kikapcsolása. Levegıpumpa kikapcsolása 3. edaq készülék kikapcsolása 4. Elektródok deszt.vizes lemosása (szárazon tároljuk) 5. A reakcióedény biztonságos elhelyezése az asztalon 6. Az üvegeszközök elmosása, deszt.vizes öblitése 3./ A mérési eredmények és kiértékelése a./ Kalibrációs görbe adatai táblázatosan - a voltammogramok kiértékelése: az áram maximumok magasságát megmérjük, értékét az alkalmazott érzékenység figyelembevételével meghatározzuk. b./ A bomlási folyamatok mérési eredményei Beadandó a./ Kalibrációs görbe b./ Sebességi állandók 5

Példa az elkészítéshez Felkészülés: Atkins III. A kémiai reakciók sebessége fejezetbıl 6