INFLUENŢA TEMPERATURII ASUPRA CINETICII UNEI REACŢII CHIMICE. DETERMINAREA ENERGIEI DE ACTIVARE.

CONSIDERAŢII TEORETICE

Variabilele principale care influenţează viteza de reacţie sunt concentraţia reactanţilor şi temperatura.

Pentru o reacţie de tipul A + B → produşi care are loc intr-o singură etapă, viteza de reacţie se exprimă prin ecuaţia:

v=kcAcB

Constanta de viteză k, este funcţie de temperatură aşa cum indică ecuaţia lui Arrhenius:

k=A·eEaRT

în care: Ea – energia de activare, T- temperatura absolută, R- constanta gazelor ideale, A – factor preexponenţial.

În conformitate cu teoria ciocnirilor, factorul preexponenţial A este proporţional cu numărul ciocnirilor dintre moleculele reactanţilor. Nu fiecare ciocnire conduce la formarea produşilor de reacţie. Particulele trebuie să primească o anumită energie de activare în urma ciocnirilor. Numărul ciocnirilor în urma cărora moleculele primesc energia de activare se poate calcula cu o lege de distribuţie de tip Boltzmann. Această lege explică dependenţa exponenţială a vitezei de reacţie.

Cicnirile particulelor cu energie suficient de mare nu sunt toate eficace ( producerea reacţiei este necesar ca particulele să se afle într-o anumită poziţie relativă).

Valoarea constantei de viteză k obţinută experimental este, din acest motiv, mult mai mică decât cea calculată. Pentru corecţie se introduce în calcul factorul P numit factor steric sau de probabilitate.

Pentru a studia influenţa temperaturii asupra vitezei de reacţie se va observa comportarea sistemului tiosulfat de sodiu, acid sulfuric la diferite temperaturi.

MOD DE LUCRU

Reactivi şi materiale necesare: eprubete, biurete, pahare Berzelius, termostat, cronometru, termometru, soluţie de Na2S2O3 0,1 M , soluţie H2SO4 0,1 M.

1. Se umplu doua biurete cu soluţii de Na2S2O3 0,1 M , respectiv H2SO4 0,1 M.2. În patru eprubete se măsoară câte 4cm3 de soluţie de tiosulfat de sodiu, iar în alte patru

eprubete câte 4cm3 de soluţie de acid sulfuric.3. Se pun toate eprubetele într-un pahar cu apă şi se introduc în termostat. Când

temperatura apei a ajuns la 30° C se amestecă soluţia de tiosulfat de sodiu dintr-o eprubetă cu soluţia de acid sulfuric din altă eprubetă.

4. Se cronometrează intervalul de timp dintre amestecarea soluţiilor şi apariţia sulfului coloidal.

Reacţia care are loc este :

Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2 + S + H2O

5. Se repetă experienţa pentru temperaturile : 40°C, 50°C, 60°C.Datele experimentale se trec într-un tabel, dupa modelul următor:

Tabelul 35

Nr. eprubetei

V sol. Na2S2O3

(ml)V sol. H2SO4

(ml)T (°C) T (K) Timp (s)

Viteza de

reacţie v=1t

ln1t

1 4 4 30 3032 4 4 40 3133 4 4 50 323

4 4 4 60 333

Cunoscând dependenţă vitezei de reacţie de temperatură se determină, prin metoda grafică, energia de activare a reacţiei:

V=k·cNa2S2O3n1 ·cH2 SO4

n2

Înlocuind pe v cu 1t

şi explicitând k din ecuaţia lui Arrehenius, se obţine expresia:

1t

=A·e−EaRT · cNa2S2O3

n1 ·cH2 SO4n2

Care, prin logaritmare, conduce la relaţia :

ln1t

=ln C-EaRT

Ultima ecuaţie reprezintă ecuaţia unei drepte. Prin reprezentarea grafică a ln1t

în funcţie

de 1t

se obţine o dreaptă din panta căreia se calculează valoarea energiei de activare.