ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
19
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 19
Изучение влияния ионной силы раствора
на кинетику протекания реакции малахитового зеленого
с гидроксид-ионами
Цель работы: экспериментальная проверка применимости уравне-
ния Бренстеда – Бьеррума к реакциям в водных рас-
творах на примере взаимодействия малахитового зе-
леного с гидроксид-ионами в присутствии солей.
Общие теоретические сведения
Ионная сила раствора J оказывает значительное влияние на
константу скорости реакции между ионами:
12
11
zz
z
Продукты
AAM
≠
+⇔⇒ ,
где
2
12
ii
i
J
zC
=
∑
– ионная сила раствора (для разбавленных раство-
ров моляльности m
i
примерно равны молярным концентрациям С
i
);
z
1
, z
2
и z – заряды ионов А
1
, А
2
и активированного комплекса М
≠z
;
z = z
1
+ z
2
.
Зависимость константы скорости k реакции между ионами от
коэффициентов активности f этих ионов в растворе выражается урав-
нением Бренстеда – Бьеррума:
12
0
z
M
ff
lgk=lgklg
f
≠
+ , (19.1)
где k
o
– константа скорости реакции для бесконечно разбавленного
раствора, когда
12
1
z
M
fff
≠
===
.
В разбавленных растворах согласно теории сильных электро-
литов коэффициент активности иона при 298 К:
12
2
12
0509
1
J
lgf,z
J
=−
+
. (19.2)
Подставляя lg f для ионов А
1
и А
2
и активированного комплекса
из (19.2) в (19.1), получим:
12
012
12
1018
1
J
lgklgk,zz
J
=+
+
. (19.3)
20
Понятно, что график зависимости lg k от
1212
1
J(J)
+ должен
быть линейным с тангенсом угла наклона 1,018 z
1
z
2
. Данный коэф-
фициент может быть положительным или отрицательным в зависи-
мости от величины и знака заряда реагирующих ионов. Скорость ре-
акции, протекающей между ионами одинакового знака, увеличивает-
ся с ростом ионной силы раствора, в то время как скорость реакции,
протекающей между ионами противоположного знака, уменьшается с
увеличением ионной силы. Эти эффекты называются первичными
солевыми эффектами.
В данной работе предполагается исследовать влияние ионной
силы раствора на константу скорости реакции на примере взаимодей-
ствия малахитового зеленого с гидроксид-ионами в присутствии со-
лей. В щелочной среде малахитовый зеленый превращается в бес-
цветную карбинольную форму:
+ OH
--
N
+
CH
3
CH
3
N
CH
3
CH
3
C
N
CH
3
CH
3
N
CH
3
CH
3
C
OH
В этой элементарной стадии происходит взаимодействие меж-
ду катионом, образовавшимся в результате диссоциации в воде мала-
хитового зеленого, с зарядом z
1
= +1 и гидроксид-ионом z
2
= –1. Для
данной реакции согласно уравнению (19.3) теоретическое значение
тангенса угла наклона прямой lg k = f (
1212
1
J(J)
+ ) равно:
tg α
теор
= –1,018.
Понятно, что график зависимости lg k от J 1 2 ( 1 + J 1 2 ) должен
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 19 быть линейным с тангенсом угла наклона 1,018 z1z2 . Данный коэф-
фициент может быть положительным или отрицательным в зависи-
Изучение влияния ионной силы раствора мости от величины и знака заряда реагирующих ионов. Скорость ре-
на кинетику протекания реакции малахитового зеленого акции, протекающей между ионами одинакового знака, увеличивает-
с гидроксид-ионами ся с ростом ионной силы раствора, в то время как скорость реакции,
Цель работы: экспериментальная проверка применимости уравне- протекающей между ионами противоположного знака, уменьшается с
ния Бренстеда – Бьеррума к реакциям в водных рас- увеличением ионной силы. Эти эффекты называются первичными
творах на примере взаимодействия малахитового зе- солевыми эффектами.
леного с гидроксид-ионами в присутствии солей. В данной работе предполагается исследовать влияние ионной
силы раствора на константу скорости реакции на примере взаимодей-
Общие теоретические сведения ствия малахитового зеленого с гидроксид-ионами в присутствии со-
Ионная сила раствора J оказывает значительное влияние на лей. В щелочной среде малахитовый зеленый превращается в бес-
константу скорости реакции между ионами: цветную карбинольную форму:
A1z1 + A1z2 ⇔ M ≠ z ⇒ Продукты , CH3 CH3
где J = 1 2 ∑ z Ci – ионная сила раствора (для разбавленных раство-
2
i C N
+
OH
i + OH-- C N
ров моляльности mi примерно равны молярным концентрациям Сi); CH3
CH3
z1, z2 и z – заряды ионов А1, А2 и активированного комплекса М≠z ;
z = z 1 + z2 .
Зависимость константы скорости k реакции между ионами от H3C
N
CH3 H3C
N
CH3
коэффициентов активности f этих ионов в растворе выражается урав-
нением Бренстеда – Бьеррума:
f f
lg k = lg k0 + lg 1 2 , (19.1) В этой элементарной стадии происходит взаимодействие меж-
f M ≠z ду катионом, образовавшимся в результате диссоциации в воде мала-
где ko – константа скорости реакции для бесконечно разбавленного хитового зеленого, с зарядом z1 = +1 и гидроксид-ионом z2 = –1. Для
раствора, когда f1 = f 2 = f M ≠ z = 1 . данной реакции согласно уравнению (19.3) теоретическое значение
В разбавленных растворах согласно теории сильных электро- тангенса угла наклона прямой lg k = f ( J 1 2 ( 1 + J 1 2 ) ) равно:
литов коэффициент активности иона при 298 К: tg αтеор = –1,018.
J1 2
lg f = − 0 ,509 z 2 . (19.2)
1+ J1 2
Подставляя lg f для ионов А1 и А2 и активированного комплекса
из (19.2) в (19.1), получим:
J1 2
lg k = lg k0 + 1,018 z1 z2 . (19.3)
1+ J1 2
19 20
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- …
- следующая ›
- последняя »
