Determinarea energiei de activare

DETERMINAREA ENERGIEI DE ACTIVARE

Principiul lucrarii:

Datele experimentale au aratat ca viteza de reactie creste, in general, cu temperatura, iar variatia constantei de viteza in functie de temperatura  este studiata cu ajutorul relatiei lui Arhenius:

(5.23)

in care: E_a - energia de activare, care reprezinta energia ce trebuie sa o aiba moleculele de reactant pentru a reactiona chimic si a forma produsii de reactie;

A - factor preexponential, care reprezinta constanta de viteza la temperatura infinita sau la energie de activare E_a=0 si este proportional cu numarul de ciocniri eficiente dintre moleculele reactantilor;

R - constanta universala a gazelor = 1,98 cal/K mol = 8,31 J/K mol;

T- temperatura absoluta (K)   

Pentru reactia dintre tiosulfatul de sodiu si acidul sulfuric:

(5.24)

viteza de reactie este:

^{vR =} (5.25)

(5.26)

este constanta aparenta a vitezei de reactie

Prin logaritmare rezulta:

(5.27)

care reprezinta ecuatia unei drepte cu panta E_a / R si ordonata la origine

Scopul lucrarii:

Se va determina energia de activare Arhenius pentru reactia dintre tiosulfatul de sodiu si acidul sulfuric.

Aparatura si substante:

Aparatura: biurete, eprubete, termometru, bec de gaz si sita de azbest

Substante: solutii de tiosulfat de sodiu (Na₂S₂O₃) si de acid sulfuric (H₂SO₄)

Modul de lucru:

In 4 eprubete numerotate de la 1 la 4 se introduc cate 5 mL solutie Na₂S₂O₃, masurati cu biureta;

- in alte 4 eprubete numerotate de la 5 la 8 se introduc cate 5 mL solutie H₂SO₄, masurati cu biureta;

Cele 8 eprubete se introduc intr-un pahar Berzelius care contine apa si in care se gaseste un termometru si se masoara temperatura apei T₁;

Se toarna continutul eprubetei 5 (care contine acid sulfuric) peste eprubeta 1 (care contine tiosulfat de sodiu), se agita si se masoara timpul scurs de la amestecarea solutiilor pana cand solutia incepe sa se tulbure;

Paharul care contine eprubetele se incalzeste pe un bec de gaz la temperatura T₂ = T₁ + 10 ^oC;

Cand se atinge aceasta temperatura se procedeaza la fel ca in primul caz, amestecand continutul eprubetelor 2 si 6 si notand Dt;

Pe rand se masoara Dt pentru urmatoarele reactii, procedand la fel cu perechile de eprubete 3-7 si 4-8.

Observatii: - In fiecare experiment, timpul final de reactie se considera cand solutia incepe sa se tulbure, deci la aparitia opalescentei.

- Timpul de reactie se masoara cu precizie.

Rezultate si calcule:

Se intocmeste urmatorul tabel cu datele experimentale obtinute:

Tabel 5.3 Prelucrarea rezultatelor

Se reprezinta grafic lnDt = f(1/T); din panta dreptei se calculeaza E_a.

Interpretarea rezultatelor: Se verifica dependenta vitezei de reactie de temperatura, conform reactiei lui Arhenius. Se constata daca valoarea energiei de activare corespunde unei reactii chimice activate termic, adica este de ordinul zecilor de mii de calorii.

Tema:

La temperatura de 700 ^oC, constanta de viteza a descompunerii termice a toluenului este k= 10^-4 s^-, iar factorul preexponential A= 2 10¹³s^-1. Se cere:

a) calculul energiei de activare a procesului;

b) valoarea constantei de viteza la temperatura de 650^oC;

c) la ce temperatura constanta de viteza se dubleaza.

Constanta de viteza a unei reactii de ordinul 2 la 127 ^oC este 0,5 mol^-1s^-1, iar energia ei de activare este de 10 kcal. Cu cat trebuie sa creasca temperatura pentru a creste de 10 ori constanta de viteza?

Pentru reactia de descompunere a acidului iodhidric in faza gazoasa, se cunosc: k_536k= 3,517 10^-7L/mol.s si k_781k= 3,954 10^-2L/mol s. Calculati energia de activare a procesului.

Sa se calculeze de cate ori se mareste constanta de viteza la ridicarea temperaturii de la 20 la 30 ^oC, daca energia de activare este E_a = 30000 cal/mol. Ce marire se obtine pentru o ridicare a temperaturii de la 20 la 120^oC? Se considera factorul preexponential independent de temperatura.

O reactie monomoleculara este caracterizata la 55 ^oC de constanta de viteza k₅₅ = 2,53 10^-4 s^-1 si la 40^oC de k₄₀ = 3,72 10^-5 s^-1. Sa se calculeze energia de activare si factorul preexponential.

Constanta de viteza pentru o reactie chimica este 0,08 mol/L∙s. Daca coeficientul de temperatura este 2, iar temperatura creste cu 5 ^oC, care este valoarea constantei de viteza.

Valorile constantei vitezei de reactie, pentru o reactie de ordinul I sunt urmatoarele:3,5·10^-4 s^-1 la 25 ^oC si  5,0·10^-3 s^-1 la 65 ^oC. Sa se calculeze constanta de viteza la temperatura de 50 ^oC.