ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

Επιμέλεια:Σπύρος Πάγκαλος (Χημικός)

Ι. Επίδραση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας στην ταχύτητα αντίδρασης

 Εισαγωγή

 Αν αναμίξουμε ένα διάλυμα Na₂S₂O₃ με ένα διάλυμα υδροχλωρίου τότε πραγματοποιείται η αντίδραση

Na₂S₂O₃ + 2 HCI → 2 NaCl + S +SO₂ + H₂O

Το S που παράγεται   σύμφωνα με την παραπάνω αντίδραση σχηματίζει κολλοειδές διάλυμα όσο αυξάνεται η ποσότητά του καθιστά όλο και πιο  αδιαφανές το τελικό διάλυμα.

Η παύση της χρονομέτρησης θα γίνεται όταν δεν θα διακρί­νεται πλέον ο κύκλος στην οθόνη, λόγω του θολώματος που θα προκαλείται στο διάλυμα.

Υπολογίζοντας σε πόσο χρόνο το διάλυμά μας καθίσταται απολύτως αδιαφανές έχουμε μια ένδειξη για την μέση ταχύτητα που γίνεται η αντίδραση.

Απαιτούμενα όργανα και υλικά                           Απαιτούμενες ουσίες

*Παρασκευάζεται με τη διάλυση 13 g Na₂S₂O₃ σε ένα L    νερό ή 22 g Na₂S₂O₃ · 5H₂O σε ένα L νερό

 Πορεία του πειράματος

Α. Επίδραση της συγκέντρωσης στην ταχύτητα αντίδρασης

1. Με ένα μαύρο μαρκαδόρο σημειώνουμε δύο X στο εξωτερικό των πυθμένων των δύο ποτηριών ζέσης των 400 mL
2. Στο πρώτο  ποτήρι των 400 ml ρίχνουμε 50 ml του διαλύματος Να₂S₂Ο₃. Τοποθετούμε το ποτήρι αυτό στον ανακλαστικό προβολέα
3. Στο δεύτερο  ποτήρι των 400 ml ρίχνουμε 30 ml του διαλύματος Να₂S₂Ο₃ και  20 mL νερό με την βοήθεια του ογκομετρικού κυλίνδρου των 25 mL. Τοποθετούμε και το ποτήρι αυτό στον ανακλαστικό προβολέα
4. Στους δύο ογκομετρικούς κυλίνδρους των 10 mL προσθέτουμε από 10 mL διαλύματος HCl 2 Μ. Κατόπιν ανάβουμε τον ανακλαστικό προβολέα.
5. Αδειάζουμε ταυτόχρονα τα διαλύματα του HCl των 10 mL, από ένα στο κάθε  ποτήρι αναδεύουμε και ταυτόχρονα  και αρχίζουμε τη χρονομέτρη­ση.
6. Η χρονομέτρηση για το κάθε ποτήρι σταματά όταν παύσει να φαίνεται το σημάδι X στην  οθόνη.

Β. Επίδραση της θερμοκρασίας στην ταχύτητα αντίδρασης

1. Θερμαίνουμε το υδρόλουτρο σε θερμοκρασία 60^ο C περίπου.
2. Σε ένα  ποτήρι των 400 ml ρίχνουμε 50 ml του διαλύματος Να₂S₂Ο₃. Τοποθετούμε το ποτήρι για λίγα λεπτά στο υδρόλουτρο, ακολούθως το σκουπίζουμε εξωτερικά από τα νερά και με ένα μαύρο μαρκαδόρο σημειώνουμε ένα X στο εξωτερικό του πυθμένα του. Τοποθετούμε το ποτήρι  αυτό στον ανακλαστικό προβολέα
3. Στο δεύτερο  ποτήρι των 400 ml ρίχνουμε επίσης 50 ml του διαλύματος Να₂S₂Ο₃ και με ένα μαύρο μαρκαδόρο σημειώνουμε ένα X στο εξωτερικό του πυθμένα του. Τοποθετούμε και το ποτήρι αυτό στον ανακλαστικό προβολέα
4. Στους δύο ογκομετρικούς κυλίνδρους των 10 mL προσθέτουμε από 10 mL διαλύματος HCl 2 Μ. Κατόπιν ανάβουμε τον ανακλαστικό προβολέα.
5. Αδειάζουμε ταυτόχρονα τα διαλύματα του HCl των 10 mL, από ένα στο κάθε  ποτήρι αναδεύουμε και ταυτόχρονα  και αρχίζουμε τη χρονομέτρηση.
6. Η χρονομέτρηση για το κάθε ποτήρι σταματά όταν παύσει να φαίνεται το σημάδι X στην  οθόνη.

ΙΙ Επίδραση καταλυτών στην ταχύτητα της αντίδρασης

Εισαγωγικές γνώσεις

Το  ΜnO₂ καταλύει τη αντίδραση διάσπασης του Η₂Ο₂ σε Η₂Ο και Ο₂ 

Τα ιόντα Mn⁺² καταλύουν την αντίδραση:

5(COOH)₂ (aq) + 2KMnO₄(aq) + 3H₂SO₄(aq) ® 10CO₂(g) + 2MnSO₄(aq) + K₂SO₄ + 8H₂O

Έτσι η ταχύτητα της αντίδρασης στο ξεκίνημα είναι μικρή και αυξάνει προς το τέλος της αντίδρασης. Προσθέτοντας στο διάλυμα μικρή ποσότητα ένωσης που περιέχει ιόντα Mn⁺² αυτά δρουν καταλυτικά και επιταχύνουν την αντίδραση.

Απαιτούμενα όργανα και υλικά                           Απαιτούμενες ουσίες

Πορεία του πειράματος

Α. Κατάλυση

1. Σε ποτήρι 200 mL προστίθενται 100 mL υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η₂Ο₂)
2. Με την άκρη του κοχλιαρίου προστίθεται μικρή ποσότητα οξειδίου του μαγνησίου (IV)
3. Παρατηρούμε τις μεταβολές

Β. Αυτοκατάλυση

1. Σε δοκιμαστικό σωλήνα βάζουμε 1 mL διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (ΚMnO₄) 0,01 Μ, 1 mL l διαλύματος οξαλικού οξέος,(COOH)₂, 0,1 M και 1 mLδιαλύματος Η₂SO₄ 2 M.
2. Μετράμε τον χρόνο που χρειάζεται για να αποχρωματισθεί το διάλυμα .
3. Επαναλαμβάνουμε το πείραμα προσθέτοντας επί πλέον 1 κόκκο στερεού MnCl₂ ή  MnSO₄.* 
4. Συγκρίνουμε το χρόνο αποχρωματισμού στην δεύτερη περίπτωση σε σχέση με πρώτη.

*Μπορούμε να προσθέσουμε μικρή ποσότητα από το αποχρωματισμένο  διάλυμα που περιέχει Mn^+2.