Reaktionsorden bestemt ved spektrofotometri
Formål
At undersøge
reaktionskinetikken for en kemisk reaktion ved anvendelse af
spektrofotometri.
Forsøgets princip
Krystalviolet absorberer lys
ved bølgelængden 565 nm. Stoffets blå farve forsvinder,
når krystalviolet reagerer med OH-.
Man kan bestemme
reaktionsordenen for denne omdannelse ved at måle lysets
absorption i farvestoffet som funktion af tiden. I forsøget
måles absorptionen ved at måle det analoge signal på
spektrofotometrets skriverudgang ved brug af et
digitalmultimeter, der er koblet til en computer. Beers lov
kan da omskrives til U = k·C, hvor C er koncentrationen af
farvestoffet målt i mg/L og k er en konstant, der afhænger
af bølgelængde, kuvette og spektrofotometer. Disse
parametre er alle konstante under forsøget.
Apparatur
Burette, 3 stk. 25 mL
målekolber, 2 stk. 100 mL bægerglas. Spektrofotometer med
skriverudgang. SF-DigitalMeter eller IMPO DMI-24 multimeter
med RS232 udgang. PC med Datalyse.
Kemikalier
0,50 M NaOH.
Stamopløsning:
En opløsning af krystalviolet med koncentrationen 10 mg/L.
Standardopløsninger:
Overfør ved brug af en burette henholdsvis 2,5 mL, 6,25 mL
og 12,5 mL stamopløsning til 3 stk. 25 mL målekolber.
Beregn koncentrationen af krystalviolet i det tre
opløsninger i mg/L!
Forsøgets udførelse
- Forbind den slukkede PC med
et RS232-kabel til det slukkede multimeter. Forbind
spektrofotometrets skriverudgang til multimetret. Indstil
multimetret til måleområdet 2 V.
- Tænd PCeren og indlæs
Datalyse. Tænd for spektrofotometret og multimetret.
- Vælg menuen Apparat |
Vælg Apparat | Firma | Apparat | Tilslut | OK.
Nu ses Apparatets betegnelse i menulinien som et
"menupunkt".
- Vælg "apparatbetegnelse"
| Graf (t,f(t)). Indstil boksen Indstilling af
Måleparametre: Tid pr måling = 20 sekunder. Tryk OK.
Nu er apparaturet klar til optagelse af standardkurve.
- Mål absorptionen af de tre
standardopløsninger med 0,50 M NaOH som reference ved
bølgelængden 565 nm ved at indsætte kuvetterne med de
tre standardopløsninger efter hinanden hvert 20 sek.
Nulstil for hver måling. Lad referenceopløsningen
forblive i spektrofotometret.
- Vælg menuen Vis | Vis
Tabel | Rediger | Marker Alt | Kopi. Åben regnearket
og indsæt den kopierede tabel heri eller gem tabellen i
Datalyse.
- Vælg "apparatbetegnelse"
| Graf (t,f(t)). Indstil boksen Indstilling af
Måleparametre: Tid pr måling = 5 sekunder. Max
antal målinger = 100. Tryk OK. Nu er apparaturet klar
til måling på hydrolysen.
- Overfør 10,0 mL 0,500M NaOH
til et 100 mL bægerglas. Overfør 10,0 mL af
krystalvioletopløsningen til et andet 100 mL bægerglas.
Bland hurtigt de to opløsninger.
- Hæld hurtigt
reaktionsblandingen på en kuvette og tryk straks på
knappen Mål på skærmen.
- Tryk med jævne mellemrum på
knappen Auto på skærmen. Så kan du følge
hvorledes grafen udvikler sig.
- Når målingen er afsluttet:
Vælg menuen Vis | Vis Memo. Indskriv forsøgets
data og andre relevante oplysninger. Vælg menuen Filer
| Gem Data.
- Vælg Funktioner | Kopi til Excel. Eller du kan arbejde videre i
Datalyses eget regnearksmodul.
Behandling af måledata
- Bestem
proportionalitetsfaktoren, k, mellem absorption (her
målt som spændingsforskel) og koncentration af
krystalviolet ved en grafisk metode (brug evt. Excels
Tendenslinie). Husk at erstatte tiden fra x-aksen med
standardopløsningens koncentration. Indfør også
punktet (0,0) i tabellen
- Indsæt (t, U)-tabellen fra
dataopsamlingen i regnearket og beregn C idet du benytter
at C(t) =(1/k)·U(t).
- Undersøg, evt. ved brug af Formelsamling
Kemi, hvorledes koncentrationen af en reaktant
afhænger af tiden i henholdsvis 0te, 1te og
2. ordens reaktioner.
- Indsæt de fundne
afhængigheder i regnearket, således, at du får
tabeller af formen: f(C(t)) = a.t
+ b, hvor a og b er konstanter.
- Lad regnearket tegne grafer
for hver af de tre typer tabeller.
- Undersøg ved brug af lineær
regression (i Excel: Indsæt | Tendenslinie)
hvilken orden, der giver den bedste rette linie ved at
sammenligne R-kvadreret værdi fra afbildning til
afbildning.
- Bestem hastighedskonstanten
for reaktionen.
Informationssøgning på
internettet
Prøv for eksempel at søge
på Alta Vista på "crystal violet and sodium
hydroxide"
Redegør i rapporten for
omdannelsen af krystalviolet.