Determinación de las leyes de la velocidad y el orden de la reacción

1. preparación de H₂O₂ diluciones

1. Stock 3% peróxido de hidrógeno tiene una concentración de las diluciones de preparar 5 0,882 M. desde M 0,882 0,176 m (tabla 1). Preparar estas soluciones volumétricamente, pero prepararlos aditiva ya que el soluto es muy diluido y volúmenes de agua son aditivos.
2. Colocar las soluciones en un baño de temperatura constante o dejarlas en la mesa se equilibren a temperatura ambiente. Una gama de temperaturas de 20 – 25 ° C (293 – 298 K) es buena para esta reacción.

Tabla 1. H₂O₂ soluciones que se utilizan.

2. preparar el recipiente de la reacción

1. Para determinar el volumen de la vasija de reacción, llene un tubo de ensayo grande en la parte superior con agua e Inserte un tapón de goma 1 orificio en el tubo de ensayo hasta que este apretado y el agua empuja los lados y a través de la parte superior.
2. Quite el tapón y vierta el agua en una probeta graduada para determinar el volumen exacto de agua. Este es el volumen total del recipiente de reacción (probeta).

3. medir la evolución de oxígeno

1. Reemplace el agua con 50 mL de la primera solución de peróxido de hidrógeno y coloque en el baño de agua. Una vez equilibrado, agregar el disco recubierto de platino de la reacción y el sistema del sello con un tapón conectado a un sensor de presión de gas. Estos discos se utilizan en sistemas de limpieza de lentes de contacto.
2. Una vez que el sensor de presión está configurado para adquirir datos a 2 puntos/s, correr el experimento para 120 s. El sensor de presión de gas de Vernier, GPS-BTA, es recomendable para este experimento.
3. Las burbujas deben ser observadas como el peróxido se descompone en agua y oxígeno gas. Libere la presión, disponga de la solución, enjuague y vuelva a colocar la solución con la siguiente solución de peróxido de hidrógeno. Repita la medición de la presión de gas hasta que se prueban todas las soluciones.

4. Análisis de datos

1. Transferir todos los archivos de datos de presión versus tiempo para un programa de hoja de cálculo.
2. Determinación de tasas iniciales-asumir que la concentración de peróxido de hidrógeno no ha cambiado mucho durante el corto tiempo del experimento. Los datos representan la región lineal inicial del experimento de cinética.
   1. Determinar pendiente trazado de presión versus tiempo y usando una pista de fórmula o lineal de la regresión. Parcela la presión en cualquier unidad común.
   2. La pendiente es la velocidad inicial en unidades de presión/s_O2.
3. Determinar el orden de reacción
   1. Porque la presión de evolucionada O₂ es directamente proporcional a los moles de descompuesto H₂O₂, trazar ln (tasa inicial) vs ln [H₂O₂]₀ produce una pendiente equivalente a la orden de la reacción. La concentración inicial del peróxido de hidrógeno, [H₂O₂]₀, es lo que se utilizó en cada uno de los ensayos.
      1. La ecuación de la ley de velocidad es . Tomando el logaritmo natural (ln) de la ecuación produce una ecuación lineal , donde m, la pendiente, es el orden de la reacción.

4. Determinación de la tasa constante, k
   1. Para cada ensayo, a convertir la tasa, la P_O2/s, unidades de atm/s si la tasa es en otra unidad como torr/s.
   2. Debido a que las burbujas fueron evolucionadas en solución acuosa, restar la presión de vapor de agua de la presión del sistema para cada ensayo. La nueva tasa refleja solamente la presión debido a la evolución de oxígeno.
   3. Aplicación de la ley de Gas Ideal para convertir la tasa de atm/s moles/s en cada ensayo.
      1. Cambiar PV = nRT n = PV/RT La s^-1 unidad permanece sin cambios. El volumen es equivalente al tubo de ensayo volumen menos el volumen de solución (50 mL).
   4. Utilizar la reacción química balanceada para convertir de moles de oxígeno producido a moles de peróxido de hidrógeno descompuesto en cada ensayo.
   5. Dividir los moles de H₂O₂ por el volumen de la solución, 0,050 L, para obtener la molaridad de H₂O₂ descompuesto por segundo, [H₂O₂] / s.
   6. Porque este experimento sigue cinéticas de primer orden, divida la tasa, [H₂O₂] / s, por la concentración de la solución original para cada ensayo, [H₂O₂]₀, a una tasa constante, k. Esta solución para la constante de velocidad variaría ligeramente basado en orden de la reacción determinada previamente.
   7. Promedio de las constantes de velocidad para cada ensayo juntos ya que la temperatura es constante.