www.projektsako.cz CHEMIE Pracovní list č. 5 - žákovská verze Téma: Vliv teploty na rychlost chemické reakce, teplota tání karboxylových kyselin Lektor: Mgr. Lenka Horutová Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.0075
Teorie: Teplota má vliv především na rychlost chemické reakce tzn. přírůstek látkového množství produktů nebo úbytek látkového množství reaktantů v čase dělené stechiometrickým koeficientem. Rychlost chemické reakce aa + bb cab lze vyjádřit takto: v = -1/a d[a]/d[t] = -1/b d[b]/d[t] = 1/c d[ab]/d[t] Dle Guldberg Waageova zákona, který platí pro bimolekulární reakce (A + B P), je rychlost reakce přímo úměrná součinu okamžitých koncentrací reaktantů: v = k [A] [B], kde k je rychlostní konstanta, jejíž hodnota závisí na vlastnostech reagujících látek a teplotě. Závislost rychlostní konstanty na teplotě uvádí Arrheniova rovnice: lnk 2 /k 1 = - E * (1/T 2 1/T 1 ), kde k 2 je rychlostní konstanta při teplotě T 2, k 1 je rychlostní konstanta při teplotě T 1 a E * je aktivační energie dané reakce. Obecně Van t Hoffovo pravidlo říká, že se rychlost reakce zdvojnásobí, zvýší-li se teplota o 10 C. Teplota má také vliv na chemickou rovnováhu. Snížení teploty posune reakci ve směru exotermického průběhu a zvýšení posune reakce ve směru endotermického průběhu. Teplota, při níž přechází krystalická pevná látka ze skupenství pevného do skupenství kapalného, se nazývá teplota tání t t. U amorfních látek nelze tuto teplotu přesně stanovit dochází k jejich postupnému měknutí. Nejvyšší teplotu tání za normálního tlaku má wolfram 3 370 C naopak jednu z nejnižších má např. rtuť 39 C. Teplotu tání také ovlivňuje přidání nějaké příměsi. Proto teplota tání slouží také jako kontrola chemické čistoty látky. - 2 -
Otázky a úkoly: 1. Jak se nazývá teplo, které je třeba k přeměně pevného tělesa o hmotnosti m v kapalinu téže hmotnosti a teploty a jaká je jeho jednotka?..... 2. Popište průběh tání pevného tělesa. 3. Zvýšením tlaku teplota tání u většiny látek roste nebo klesá a co se děje s jejich objemem? 4. Led s rostoucím tlakem svou teplotu tání snižuje nebo zvyšuje? Jak je to s jeho objemem? 5. Vyjádřete rychlost v reakce zinku s kyselinou chlorovodíkovou.. - 3 -
Praktická část Úkol č. 1: Vliv teploty na rozpouštění Zn v HCl Chemikálie: granulovaný Zn, HCl Pomůcky: kádinka, vodní lázeň, trojnožka, síťka, kahan, USB link, čidlo pro měření ph, čidlo pro určení teploty Postup měření: 1. Do kádinky dáme zinek a kyselinu chlorovodíkovou. 2. Kádinku dáme do vodní lázně se sněhem a umístíme do ní čidlo pro měření teploty a ph a po dobu 60 sekund odečítáme hodnoty teploty a ph obě hodnoty zapíšeme. 3. Vodní lázeň i s kádinkou vložíme na trojnožku se síťkou a zahříváme kahanem do úplného rozpuštění zinku. 4. Při začátku reakce odečteme teplotu, zapíšeme do tabulky. 5. Po ukončení reakce zapíšeme do tabulky konečnou teplotu a konečné ph roztoku a výsledek zdůvodníme. Zpracování dat: Tabulka č.1: hodnoty úkolu č.1 ph po 60 s ve vodní lázni s ledem teplota po 60 s ve vodní lázni s ledem teplota začátku reakce teplota po ukončení reakce ph po ukončení reakce 1. měření 2. měření - 4 -
Obrázek č.1: sestavení aparatur 1 Obrázek č.2: sestavení aparatur 2 Chemická rovnice (napište a vyčíslete chemickou rovnici reakce): Podle počátečního ph kyseliny chlorovodíkové vypočítejte její koncentraci. Pozorování: - 5 -
Úkol č. 2: Teplota tání kyseliny palmitové a stearové Chemikálie: C 17 H 35 COOH, C 15 H 31 COOH Pomůcky: velká kádinka, skleněná kapilára, USB link, čidlo pro určení teploty, gumička Postup práce: 1. Do kapiláry, kterou na jednom konci zatavíme, nasypeme do výšky asi 1 cm kyselinu stearovou. 2. Naplněnou kapiláru gumičkou upevníme k čidlu pro určení teploty a vložíme do vodní lázně. 3. Vodní lázeň začneme zahřívat a spustíme program Datastudio. 4. Po dosažení 45 C zmírníme plamen tak, aby teplota stoupala asi o 2 C za minutu. 5. V okamžiku, kdy dojde k vytvoření menisku kapaliny v kapiláře, odečteme hodnotu teploty tání. 6. Postup zopakujeme s kyselinou palmitovou, obě hodnoty teploty tání zapíšeme do tabulky. 7. V literatuře vyhledáme teploty tání obou kyselin, porovnáme s naměřenými hodnotami a případný rozdíl zdůvodníme. Zpracování dat: Tabulka č.2: hodnoty úkolu č.2 kyselina stearová kyselina palmitová t t [ C] hodnota v tabulkách Obrázek č.3: kapiláry - 6 -
Graf č.1: graf teploty tání kyseliny palmitové Pozorování Otázka: Která z kyselin má vyšší teplotu tání a proč?. Závěr: - 7 -