Chemische kinetiek Bepaling van de snelheidsconstante en de activeringsenergie voor de oxidatie van het jodide-ion door waterstofperoxide

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Chemische kinetiek Bepaling van de snelheidsconstante en de activeringsenergie voor de oxidatie van het jodide-ion door waterstofperoxide"

Sonja Peeters
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Chemische kinetiek Bepaling van de snelheidsconstante en de activeringsenergie voor de oxidatie van het jodide-ion door waterstofperoxide Patrick Aeschlimann 8 februari 203 Samenvatting In onderstaand experiment werd de snelheidsconstante k bepaald voor de oxidatie van I door waterstofperoxide (H 2O 2) in zuur midden. Wanneer men ln [H 2O 2 ] 0 [H 2 O 2 uitzet in functie van t (met [H ] 2O 2] 0 de concentratie bij de aanvang van het experiment, overeenstemmend met t = 0) bekomt men k. Substitutie van de [I ]-waarde geeft k. Aan de hand van de ( T formule ln k k 2 = Ea R temperaturen werd de activeringsenergie E a berekend. T 2 ) en de kennis van k bij twee verschillende Inleiding We gaan uit van de volgende reactie: 3 I + H 2 O H + I H 2 O We maken gebruik van een gekende hoeveelheid (5 ml 0,3 M) waterstofperoxide, 2 g kaliumjodide (KI), 0 ml stijfseloplossing, ongeveer 5 ml M H 2 SO 4 om aan te zuren en een natriumthiosulfaatoplossing (Na 2 S 2 O 3 ) met gekende titer om onze buret te vullen. De uitdrukking voor het aantal mol H 2 O 2 op een willekeurige tijd t m wordt gegeven door: n m = [H 2 O 2 ] oo 5, m 2 [Na 2S 2 O 3 ] oo, Materiaal en methoden ± 2 g KI (nauwkeurig afgewogen) wordt kwantitatief overgebracht in een 500 ml maatkolf. Daarna voegen we nog het M H 2 SO 4 en de stijfseloplossing toe en lengen we aan tot de ijkstreep. De inhoud wordt overgegoten in een 600 ml-beker die in een aquarium aan 3 C wordt gezet. We voegen juist ml Na 2 S 2 O 3 -oplossing met een buret toe aan het mengsel. De daadwerkelijke proef start wanneer we 5,00 ml H 2 O 2 -oplossing toevoegen aan het mengsel (t 0 ).

2 Bij de eerste verkleuring noteren we de tijd (t ) en voegen onmiddelijk opnieuw,00 ml Na 2 S 2 O 3 toe. Dit herhalen we dertien keer. Het volledige experiment wordt daarna herhaald bij 25 C. 3 Resultaten 3. Gehaltebepaling van H 2 O 2 m.b.v. KMnO 4 2 MnO H H 2 O 2 2 Mn O H 2 O, dus: c H2O 2 = , 0090 M 6, 23 ml 2 5, 00 ml = 0, M met 6,23 ml mijn gemiddelde waarde bij de titratie (6,250 ; 6,225 ; 6,200 en 6,250 ml voor oplossing ). 3.2 Bepaling v.h. aantal mol H 2 O 2 op een willekeurig tijdstip De uitdrukking voor het aantal mol H 2 O 2 op een willekeurige tijd t m wordt gegeven door: n m = [H 2 O 2 ] oo 5, m 2 [Na 2S 2 O 3 ] oo, n m = 0, M 5, l m 2 0, 0845 M, l n m = 0, mol m(4, mol) Bij de aanvang van de eerste proef was de temperatuur C ; deze was gestegen tot 5 C tegen het einde van de proef (gemiddelde: 3 C). De afgewogen massa KI was 2,0048 g. Tijd t m Interval t = t m - t m t m - t 0 n m ln n0 n m m = 0 00 min 00 s 00 min 00 s 0,00542 mol 0 m = 03 min 46 s 03 min 46 s 03 min 46 s 0,00500 mol 0, m = 2 07 min 56 s 04 min 0 s 07 min 56 s 0,00458 mol 0,05620 m = 3 2 min 08 s 04 min 2 s 2 min 08 s 0,0046 mol 0, m = 4 6 min 28 s 04 min 20 s 6 min 28 s 0,00374 mol 0,5577 m = 5 20 min 47 s 04 min 9 s 20 min 47 s 0,00332 mol 0,46686 m = 6 26 min 03 s 05 min 6 s 26 min 03 s 0,00289 mol 0,78794 m = 7 3 min 04 s 05 min 0 s 3 min 04 s 0,00247 mol 0,2967 m = 8 35 min 54 s 04 min 50 s 35 min 54 s 0,00205 mol 0, m = 9 4 min 06 s 05 min 2 s 4 min 06 s 0,0063 mol 0,2880 m = 0 46 min 4 s 05 min 35 s 46 min 4 s 0,002 mol 0,38650 m = 52 min 9 s 05 min 38 s 52 min 9 s 0,00079 mol 0, m = 2 58 min 5 s 05 min 56 s 58 min 5 s 0,00037 mol 0, m = 3 h 04 min 40 s 06 min 25 s h 04 min 40 s 0, mol 0,

3 Figuur : Verloop van ln [H2O2]oo als functie van de tijd - <Reactietemp.> 3 C Bij de tweede proef bleef de temperatuur constant op 25 C. De afgewogen massa KI is 2,0056 g. Tijd t m Interval t = t m - t m t m - t 0 n m ln n0 n m m = 0 00 min 00 s 00 min 00 s 0,00542 mol 0 m = 0 min 55 s 0 min 55 s 0 min 55 s 0,00500 mol 0, m = 2 03 min 52 s 0 min 57 s 03 min 52 s 0,00458 mol 0,05620 m = 3 05 min 46 s 0 min 54 s 05 min 46 s 0,0046 mol 0, m = 4 07 min 54 s 02 min 08 s 07 min 54 s 0,00374 mol 0,5577 m = 5 09 min 59 s 02 min 05 s 09 min 59 s 0,00332 mol 0,46686 m = 6 2 min 2 s 02 min 3 s 2 min 2 s 0,00289 mol 0,78794 m = 7 4 min 3 s 02 min 9 s 4 min 3 s 0,00247 mol 0,2967 m = 8 6 min 53 s 02 min 22 s 6 min 53 s 0,00205 mol 0, m = 9 9 min 34 s 02 min 4 s 9 min 34 s 0,0063 mol 0,2880 m = 0 22 min 2 s 02 min 47 s 22 min 2 s 0,002 mol 0,38650 m = 25 min 29 s 03 min 08 s 25 min 29 s 0,00079 mol 0, m = 2 28 min 3 s 03 min 02 s 28 min 3 s 0,00037 mol 0, m = 3 3 min 58 s 03 min 27 s 3 min 58 s 0, mol 0, s = d dt [H 2O 2 ] = k [H 2 O 2 ] k = k[i ] 3

4 Figuur 2: Verloop van ln [H2O2]oo als functie van de tijd - <Reactietemp.> 25 C ln [H 2O 2 ] 0 [H 2 O 2 ] = k t Wanneer men ln [H2O2]0 uitzet in functie van t bekomt men k : het is immers de richtingscoëfficient van de beste rechte. Voor de eerste proef vindt men dat k = 0, en voor de tweede is k 2 = 0, De concentratie aan [I-] is bij de eerste proef: 2, 0048 g = 0, mol g/mol 0, mol = 0, M 0, 53 l De concentratie aan [I-] is bij de tweede proef: 2, 0056 g = 0, mol g/mol 0, mol 0, 53 l Substitutie van de [I ]-waarde geeft k. = 0, M k = k 0, [I = = 0, ] 0, M k 2 = k 0, [I = = 0, ] 0, M 4

5 3.3 Berekening van de activeringsenergie Nu berekenen we de activeringsenergie E a : ln k = E ( a ) k 2 R T T 2 E a = R ln k k 2 T T 2 E a = 8, Jmol K ln 0, , ,5 K 298,5 K E a = 005 cal mol = 0, kcal mol Nu kunnen we de halfwaardetijd berekenen: = Jmol = 42, 2 kjmol t = ln 2 0, k = = 02, min = h 42 min 30, 4 s 0, t = ln 2 0, k 2 = = 50, min = 50 min 8, 8 s 0, k = Ae Ea RT De gemiddelde reactiesnelheid van het eerste en het twaalfde interval bij 3 C: 2 3, 76 min =, M min 6, 42 min = 6, M min De gemiddelde reactiesnelheid van het eerste en het twaalfde interval bij 25 C: 2 4 Commentaar, 92 min = 2, M min 3, 45 min =, M min We vinden een activeringsenergie E a van 0, kcal mol, wat afwijkt van de literatuurwaarde (3,4 kcal mol ). De niet-constante temperatuur bij onze eerste proef heeft hier mogelijk een invloed op gehad. 5

Vergelijkbare documenten

Uitwerkingen van de opgaven uit: BASISCHEMIE voor het MLO ISBN , 3 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 18 Oxidimetrie bladzijde 1

Uitwerkingen van de opgaven uit: BASISCHEMIE voor het MLO ISBN , 3 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 18 Oxidimetrie bladzijde 1 Hoofdstuk 18 Oxidimetrie bladzijde 1 Opgave 1 Bepaal met behulp van tabel II de reactie tussen kaliumpermanganaat in zuur milieu met: a Sn 2+ ionen MnO 4 + 8 H 3O + + 5 e Mn 2+ + 12 H 2O x 2 Sn 2+ Sn 4+