Uzimamo natrijum tiosulfat i tri kiseline (sumpornu, hlorovodoničnu i fosfornu):
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + S + H2O
Na2S2O3 + 2 HCl = 2 NaCl + SO2 + S + H2O
3 Na2S2O3 + 2 H3PO4 = 2 Na3PO4 + 3 SO2 + 3 S + 3 H2O
U tri epruvete sipajte 8 ml rastvora natrijum tiosulfata. U prvu epruvetu sa rastvorom natrijum tiosulfata uliti 8 ml sumporne kiseline, brzo promešati i zabeležiti vreme u sekundama od početka reakcije do zamućenja rastvora. Da biste bolje uočili kraj reakcije, zalijepite traku crnog papira na suprotnu stranu zida epruvete. Vremenski izvještaj završavamo u trenutku kada se ova traka više ne vidi kroz mutnu otopinu.
Slično provodimo eksperimente s drugim kiselinama. Rezultati se unose u tabelu (Prilog 1, Tabela 1). Brzinu reakcije definiramo kao vrijednost obrnuto proporcionalnu vremenu: υ = 1/t. Na osnovu tabele konstruišemo grafikon zavisnosti brzine reakcije od prirode reaktanata (Prilog 2, grafikon 1).
Zaključak: Dakle, priroda kiselina utiče na brzinu hemijske reakcije. A budući da je jačina kiselina određena koncentracijom vodikovih iona, brzina reakcije također ovisi o koncentraciji reaktanata.
B. Razmotrite reakciju interakcije različitih metala sa hlorovodoničnom kiselinom. Brzina reakcije će biti određena zapreminom oslobođenog vodonika, koji se sakuplja istiskivanjem vode (Dodatak 3, Slika 1).
U četiri epruvete stavljamo 0,05 g metala: magnezijuma, cinka, gvožđa i bakra. Naizmjenično, sipajte jednake količine hlorovodonične kiseline (1:2) u svaku epruvetu (a). Vodonik, koji će se brzo osloboditi, ući će u epruvetu (b). Zabilježimo vrijeme potrebno da se epruveta napuni vodonikom. Na osnovu rezultata (Prilog 4, Tabela 2) konstruišemo grafikon u zavisnosti od prirode reaktanata (Prilog 4, Grafikon 2).
Zaključak: ne mogu svi metali reagirati s kiselinama oslobađanjem vodonika. Metali koji istiskuju vodonik iz kiselih rastvora nalaze se u seriji N.N. Beketov prije vodonika, a metali koji ne istiskuju vodonik - poslije vodonika (u našem slučaju to je bakar). Ali prva grupa metala se također razlikuje po stupnju aktivnosti: magnezijum-cink-gvožđe, pa je intenzitet evolucije vodonika različit.
Dakle, brzina hemijske reakcije zavisi od prirode reaktanata.
2. Ovisnost brzine kemijske reakcije o koncentraciji supstanci u interakciji.
Target. Uspostaviti grafičku ovisnost učinka koncentracije na brzinu reakcije.
Za izvođenje eksperimenta koristimo iste otopine natrijevog tiosulfata i sumporne kiseline koje su korištene u prvom eksperimentu (A).
U numerisane epruvete sipajte naznačene količine mililitara rastvora natrijum tiosulfata i vode. U prvu epruvetu sipajte 8 ml otopine sumporne kiseline, brzo promiješajte i zabilježite vrijeme od početka reakcije do zamućenja otopine (vidi eksperiment 1 A). Slične eksperimente izvodimo i sa preostalim epruvetama. Rezultate unosimo u tabelu (Prilog 6, Tabela 3), na osnovu koje gradimo grafik zavisnosti brzine hemijske reakcije od koncentracije reaktanata (Prilog 7, Grafikon 3). Sličan rezultat smo dobili ostavljajući koncentraciju natrijevog tiosulfata konstantnom, ali mijenjajući koncentraciju sumporne kiseline.
Zaključak: dakle, brzina hemijske reakcije zavisi od koncentracije reagujućih supstanci: što je veća koncentracija, veća je i brzina reakcije.
3. Zavisnost brzine hemijske reakcije od temperature.
Svrha: provjeriti da li brzina kemijske reakcije ovisi o temperaturi.
Eksperiment izvodimo s otopinama natrijevog tiosulfata i sumporne kiseline (vidi eksperiment 1), dodatno pripremamo čašu i termometar.
U četiri epruvete sipajte 8 ml rastvora natrijum-tiosulfata, a u ostale 4 epruvete 8 ml rastvora sumporne kiseline. Stavljamo sve epruvete u čašu vode i mjerimo temperaturu vode. Nakon 5 minuta izvadite dvije epruvete sa rastvorima natrijevog tiosulfata i sumporne kiseline, ocijedite ih, promiješajte i zabilježite vrijeme dok se otopina ne zamuti. Zagrijte čašu s vodom i epruvete na 10°C i ponovite eksperiment sa sljedeće dvije epruvete. Izvodimo iste eksperimente sa preostalim epruvetama, svaki put povećavajući temperaturu vode za 10°C. Dobijene rezultate zapisujemo u tabelu (Prilog 8, Tabela 4) i crtamo zavisnost brzine reakcije od temperature (Prilog 9, Tabela 4).
Zaključak: ovaj eksperiment nam je omogućio da zaključimo da se brzina hemijske reakcije povećava za 2-4 puta sa svakih 10°C porasta temperature, tj. dokazao valjanost van't Hoffovog zakona.
4. Utjecaj katalizatora na brzinu kemijske reakcije.
Svrha: provjeriti ovisi li brzina kemijske reakcije od katalizatora i da li katalizatori imaju specifičnost.
A. Da bismo testirali specifičnost katalizatora, koristili smo reakciju raspadanja vodonik peroksida: 2H2O2 = 2H2O + H2. Uzeli smo 3% otopinu, razgradnja vodikovog peroksida je vrlo slaba, čak i tinjajuća krhotina pala u epruvetu ne rasplamsava. Kao katalizatore koristili smo silicijum dioksid SiO2, mangan dioksid MnO2, kalijum permanganat KMnO4, natrijum hlorid NaCl. Tek kada je dodat mangan (IV) oksid u prahu, došlo je do brzog oslobađanja kiseonika, a tinjajuća krhotina pala u epruvetu je sjajno planula.
Dakle, katalizatori su tvari koje ubrzavaju kemijsku reakciju, a najčešće je za određenu reakciju potreban vlastiti katalizator.
5. Kinetika katalitičke razgradnje vodikovog peroksida.
Svrha: saznati ovisnost brzine reakcije o koncentraciji tvari, temperaturi i katalizatoru.
Razgradnja vrlo slabe otopine vodikovog peroksida počinje pod utjecajem katalizatora. Kako reakcija napreduje, koncentracija vodikovog peroksida opada, što se može suditi po količini kisika koji se oslobađa u jedinici vremena. Eksperiment izvodimo u uređaju (Dodatak 10, slika 2): u epruvetu stavimo 0,1 g praha mangan-dioksida, spojimo je na gumenu cijev, u tikvicu ulijemo 40 ml 3%-tnog rastvora vodikovog peroksida, i spojite ga sa epruvetom pomoću gumene cijevi. Cilindar (biretu) napunimo vodom, spustimo ga u kristalizator, učvrstimo ga okomito u stezaljku stativa, a ispod njega spojimo cijev za izlaz plina iz Wurtz tikvice. Bez katalizatora ne opažamo oslobađanje kiseonika. Nakon dodavanja mangan dioksida, svake minute u trajanju od 10 minuta bilježimo i upisujemo u tabelu količinu oslobođenog kisika (Prilog 11, Tabela 5). Na osnovu podataka gradimo grafik zapremine oslobođenog kiseonika u odnosu na vreme (Prilog 12, grafikon 5)
6. Uticaj dodirne površine reagujućih supstanci na brzinu hemijske reakcije.
Target. Saznajte da li kontaktna površina reagujućih supstanci utiče na brzinu heterogene hemijske reakcije.
Jednaka količina (0,5 g) krede (CaCO3) u obliku komada i praha je izmjerena na vagi, uzorci su stavljeni u dvije epruvete, u koje je ista količina hlorovodonične kiseline (1:2) izlio. Uočavamo oslobađanje ugljičnog dioksida, a u prvoj epruveti (kreda u obliku komada) reakcija teče manje energično nego u drugoj (kreda u obliku praha) (Prilog 13, fotografije 1,2) : CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
Natrijum tiosulfat je sintetički spoj poznat u hemiji kao natrijum sulfat, au prehrambenoj industriji kao aditiv E539, odobren za upotrebu u proizvodnji hrane.
Natrijev tiosulfat djeluje kao regulator kiselosti (antioksidans), sredstvo protiv zgrudnjavanja ili konzervans. Upotreba tiosulfata kao aditiva za hranu omogućava vam da produžite rok trajanja i kvalitet proizvoda, te spriječite truljenje, kiseljenje i fermentaciju. U svom čistom obliku ova supstanca je uključena u tehnološke procese za proizvodnju jestive jodirane soli kao stabilizator joda i koristi se za preradu brašna za pečenje koje je sklono zgrušavanju i zgrudavanju.
Upotreba aditiva za hranu E539 ograničena je isključivo na industrijsku sferu. U medicinske svrhe, natrijev tiosulfat se koristi kao protuotrov za teška trovanja i protuupalno sredstvo za vanjsku upotrebu.
opšte informacije
Tiosulfat (hiposulfit) je neorgansko jedinjenje koje je natrijumova so tiosumporne kiseline. Supstanca je bezbojni prah bez mirisa, koji se nakon detaljnijeg pregleda ispostavi da su prozirni monoklinski kristali.
Hiposulfit je nestabilno jedinjenje koje se ne pojavljuje u prirodi. Supstanca stvara kristalni hidrat, koji se, kada se zagrije iznad 40 °C, topi u vlastitoj kristalnoj vodi i otapa. Rastopljeni natrijum tiosulfat je sklon prehlađenju, a na temperaturi od oko 220 °C spoj je potpuno uništen.
Natrijum tiosulfat: sinteza
Natrijum sulfat je prvi put veštački dobijen u laboratoriji Leblancovom metodom. Ovaj spoj je nusprodukt proizvodnje sode, koji nastaje oksidacijom kalcijum sulfida. U interakciji s kisikom, kalcijum sulfid se djelomično oksidira u tiosulfat, iz kojeg se pomoću natrijum sulfata dobiva Na 2 S 2 O 3.
Moderna hemija nudi nekoliko metoda za sintezu natrijum sulfata:
- oksidacija natrijevih sulfida;
- ključanje sumpora sa natrijum sulfitom;
- interakcija vodonik sulfida i sumpor oksida sa natrijum hidroksidom;
- ključanje sumpora sa natrijum hidroksidom.
Gore navedene metode mogu proizvesti natrijum tiosulfat kao nusproizvod reakcije ili u obliku vodene otopine iz koje se tekućina mora ispariti. Alkalni rastvor natrijum sulfata može se dobiti otapanjem njegovog sulfida u vodi zasićenoj kiseonikom.
Čisti bezvodni spoj tiosulfat rezultat je reakcije natrijeve soli i dušične kiseline sa sumporom u supstanci poznatoj kao formamid. Reakcija sinteze se odvija na temperaturi od 80 °C i traje oko pola sata, njeni proizvodi su tiosulfat i njegov oksid.
U svim kemijskim reakcijama hiposulfit djeluje kao jako redukcijsko sredstvo. U reakcijama s jakim oksidantima, Na 2 S 2 O 3 oksidira se u sulfat ili sumpornu kiselinu, a sa slabim - u tetrationsku sol. Reakcija oksidacije tiosulfata je osnova jodometrijske metode za određivanje tvari.
Posebnu pažnju zaslužuje interakcija natrijevog tiosulfata sa slobodnim hlorom, koji je jak oksidant i toksična supstanca. Hiposulfit se lako oksidira hlorom i pretvara ga u bezopasna jedinjenja rastvorljiva u vodi. Dakle, ovaj spoj sprječava destruktivno i toksično djelovanje hlora.
U industrijskim uslovima, tiosulfat se ekstrahuje iz otpada proizvodnje gasa. Najčešća sirovina je rasvjetni plin, koji se oslobađa tokom procesa koksovanja uglja i sadrži nečistoće vodonik sulfida. Iz njega se sintetiše kalcijum sulfid koji se podvrgava hidrolizi i oksidaciji, nakon čega se kombinuje sa natrijum sulfatom da bi se dobio tiosulfat. Unatoč višestepenom procesu, ova metoda se smatra najisplativijom i ekološki najprihvatljivijom metodom za ekstrakciju hiposulfita.
| Sistematski naziv | Natrijum tiosulfat |
|---|---|
| Tradicionalna imena | Natrijum disulfid, natrijum hiposulfit (natrijum) soda, antihlor |
| Međunarodno označavanje | E539 |
| Hemijska formula | Na2S2O3 |
| Grupa | neorganski tiosulfati (soli) |
| Fizičko stanje | Bezbojni monoklinski kristali (prah) |
| Rastvorljivost | Rastvorljivo u, nerastvorljivo u |
| Tačka topljenja | 50 °C |
| Kritična temperatura | 220 °C |
| Svojstva | Reduktivno (antioksidativno), kompleksiranje |
| Kategorija dodataka prehrani | Regulatori kiselosti, sredstva protiv zgrušavanja (sredstva protiv zgrušavanja) |
| Porijeklo | Sintetički |
| Toksičnost | Nije proučavano, supstanca je uslovno sigurna |
| Prijave | Prehrambena, tekstilna, kožarska industrija, fotografija, farmaceutski proizvodi, analitička hemija |
Natrijum tiosulfat: primena
Natrijum sulfat se koristio u različite svrhe mnogo pre nego što je jedinjenje uključeno u dodatke ishrani i lekove. Antihlor se koristio za impregniranje zavoja od gaze i filtera za gas maske za zaštitu respiratornog sistema od toksičnog hlora tokom Prvog svetskog rata.
Savremena područja primjene hiposulfita u industriji:
- Obrada fotografskog filma i snimanje slika na fotografski papir;
- dehlorisanje i bakteriološka analiza vode za piće;
- uklanjanje mrlja od hlora prilikom izbjeljivanja tkanina;
- luženje rude zlata;
- proizvodnja legura bakra i patine;
- štavljenje kože.
Natrijev sulfat se koristi kao reagens u analitičkoj i organskoj hemiji, neutralizira jake kiseline i neutralizira teške metale i njihove toksične spojeve. Reakcije tiosulfata sa različitim supstancama su osnova jodometrije i bromometrije.
Dodatak hrani E539
Natrijev tiosulfat nije široko korišteni aditiv za hranu i nije slobodno dostupan zbog nestabilnosti spoja i toksičnosti njegovih produkata razgradnje. Hiposulfit je uključen u tehnološke procese za proizvodnju jestive jodirane soli i pekarskih proizvoda kao regulator kiselosti i sredstvo protiv zgrušavanja.
Aditiv E539 djeluje kao antioksidans i konzervans u proizvodnji konzerviranog povrća i ribe, deserta i alkoholnih pića. Ova supstanca je takođe deo hemikalija koje se koriste za tretiranje površine svežeg, sušenog i smrznutog povrća i voća.
Konzervans i antioksidans E539 koristi se za poboljšanje kvalitete i produženje roka trajanja takvih proizvoda:
- svježe i smrznuto povrće, voće, plodovi mora;
- , orasi, sjemenke;
- povrće, gljive i morske alge, konzervirano ili u ulju;
- džemovi, želei, kandirano voće, voćni pirei i nadjevi;
- svježa, smrznuta, dimljena i sušena riba, plodovi mora, konzervirana hrana;
- brašno, škrob, umaci, začini, ocat, ;
- bijeli i trska, zaslađivači (dekstroza i), šećerni sirupi;
- sokovi od voća i povrća, slatka voda, niskoalkoholna pića, napici od grožđa.
Prilikom proizvodnje kuhinjske jodirane soli, aditiv za hranu E539 koristi se za stabilizaciju joda, što može značajno produžiti vijek trajanja proizvoda i sačuvati njegovu nutritivnu vrijednost. Maksimalna dozvoljena koncentracija E539 u kuhinjskoj soli je 250 mg po 1 kg.
U pekarstvu, natrijev tiosulfat se aktivno koristi kao dio raznih aditiva za poboljšanje kvalitete proizvoda. Sredstva za poboljšanje pečenja mogu biti oksidativna ili redukcijska. Sredstvo protiv zgrušavanja E539 je restorativni poboljšivač koji vam omogućava da promijenite svojstva.
Tijesto od gustog brašna sa kratkotrajnim glutenom teško se obrađuje, kolače, ne dostiže potrebnu zapreminu i puca tokom pečenja. Sredstvo protiv zgrušavanja E539 uništava disulfidne veze i strukturira proteine glutena, zbog čega se tijesto dobro diže, mrvica postaje labava i elastična, a kora ne puca tokom pečenja.
U poduzećima se u brašno zajedno s kvascem dodaje sredstvo protiv zgrušavanja neposredno prije zamijesenja tijesta. Sadržaj tiosulfata u brašnu je 0,001-0,002% njegove mase, u zavisnosti od tehnologije proizvodnje pekarskog proizvoda. Sanitarni standardi za aditiv E539 su 50 mg po 1 kg pšeničnog brašna.
Sredstvo protiv zgrušavanja E539 koristi se u tehnološkim procesima u strogim dozama, tako da ne postoji opasnost od trovanja tiosulfatom pri konzumiranju proizvoda od brašna. Brašno namijenjeno prodaji na malo ne prerađuje se prije prodaje. U granicama normale, dodatak je siguran i nema toksično djelovanje na tijelo.
Upotreba u medicini i njen uticaj na organizam
Soda hiposulfit je uvršten na listu esencijalnih lijekova Svjetske zdravstvene organizacije kao jedan od najefikasnijih i najsigurnijih lijekova. Primjenjuje se supkutano, intramuskularno i intravenozno kao otopina za injekcije ili se koristi kao vanjsko sredstvo.
Početkom dvadesetog veka, natrijum tiosulfat je prvi put korišćen kao antidot za trovanje prusinskom kiselinom. U kombinaciji s natrijum nitritom, tiosulfat se preporučuje za posebno teške slučajeve trovanja cijanidom i primjenjuje se intravenozno kako bi se cijanid pretvorio u netoksične tiocijanate, koji se potom mogu sigurno izlučiti iz tijela.
Medicinska upotreba natrijum sulfata:
Učinak hiposulfita na ljudski organizam kada se konzumira oralno nije proučavan, tako da je nemoguće suditi o prednostima i štetnosti tvari u čistom obliku ili kao dio prehrambenih proizvoda. Nije bilo slučajeva trovanja dodatkom E539, pa se općenito smatra netoksičnim.
Natrijum tiosulfat i zakonodavstvo
Natrijum tiosulfat je uključen u listu prehrambenih aditiva odobrenih za upotrebu u proizvodnji hrane u Rusiji i Ukrajini. Sredstvo protiv zgrušavanja i regulator kiselosti E539 koriste se u skladu sa utvrđenim sanitarnim i higijenskim standardima isključivo u industrijske svrhe.
Zbog činjenice da učinak hemikalije na ljudski organizam pri oralnoj primjeni još nije proučavan, aditiv E539 nije odobren za upotrebu u EU i SAD-u.
Esteri sumporne kiseline uključuju dialkil sulfate (RO 2)SO 2. To su tečnosti visokog ključanja; niži su rastvorljivi u vodi; u prisustvu alkalija stvaraju alkoholne i sumporne soli. Niži dialkil sulfati su alkilirajući agensi.
Dietil sulfat(C 2 H 5) 2 SO 4. Tačka topljenja -26°C, tačka ključanja 210°C, rastvorljiv u alkoholima, nerastvorljiv u vodi. Dobiva se reakcijom sumporne kiseline sa etanolom. To je sredstvo za etiliranje u organskoj sintezi. Prodire kroz kožu.
Dimetil sulfat(CH 3) 2 SO 4. Tačka topljenja -26,8°C, tačka ključanja 188,5°C. Rastvorljiv u alkoholima, slabo rastvorljiv u vodi. Reaguje sa amonijakom u odsustvu rastvarača (eksplozivno); sulfonira neka aromatična jedinjenja, kao što su fenol estri. Dobija se reakcijom 60% oleuma sa metanolom na 150°C. To je metilirajući agens u organskoj sintezi. Karcinogen, utiče na oči, kožu, disajne organe.
Natrijum tiosulfat Na2S2O3
Sol tiosumporne kiseline u kojoj dva atoma sumpora imaju različita oksidaciona stanja: +6 i -2. Kristalna supstanca, dobro rastvorljiva u vodi. Proizvodi se u obliku kristalnog hidrata Na 2 S 2 O 3 5H 2 O, koji se obično naziva hiposulfit. Pripremljen reakcijom natrijum sulfita sa sumporom ključanjem:
Na 2 SO 3 +S=Na 2 S 2 O 3
Kao i tiosumporna kiselina, jako je redukciono sredstvo. Lako se oksidira hlorom u sumpornu kiselinu:
Na 2 S 2 O 3 +4Cl 2 +5H 2 O=2H 2 SO 4 +2NaCl+6HCl
Upotreba natrijum tiosulfata za apsorpciju hlora (u prvim gas maskama) zasnivala se na ovoj reakciji.
Oksidacija natrijevog tiosulfata sa slabim oksidantima odvija se nešto drugačije. U tom slučaju nastaju soli tetrationske kiseline, na primjer:
2Na 2 S 2 O 3 +I 2 =Na 2 S 4 O 6 +2NaI
Natrijum tiosulfat je nusproizvod u proizvodnji NaHSO 3, sumpornih boja, tokom prečišćavanja industrijskih gasova od sumpora. Koristi se za uklanjanje tragova klora nakon izbjeljivanja tkanina, za izdvajanje srebra iz ruda; Fiksativ je u fotografiji, reagens u jodometriji, protuotrov za trovanje spojevima arsena i žive te protuupalno sredstvo.
Moto lekcije:
“Samo znanje nije sve, znanje se mora koristiti.”
Ciljevi lekcije:
edukativni:
- proširiti razumijevanje učenika o brzini hemijskih reakcija;
- razumiju suštinu zakona masovne akcije (LMA);
- upoznati učenike sa novim pojmovima (homogene i heterogene reakcije);
- eksperimentalno proučavati ovisnost brzine kemijske reakcije o koncentraciji reaktanata.
edukativni:
- nastaviti razvijati eksperimentalne vještine učenika;
- razvijati sposobnost grupnog i individualnog rada;
- nastaviti formiranje hemijskog mišljenja, razvoj govora, pamćenja, kognitivnog interesa za predmet, samostalnost i sposobnost izvođenja zaključaka.
edukativni:
- razviti sposobnost rada u paru i komunikacijske vještine.
Oprema:
- Za nastavnika : porculanska posuda, porculanski tučak, kompjuter, video projektor.
- Na radnoj površini učenika : četiri epruvete, postolje za epruvete, sat sa sekundarnom kazaljkom, crni papir.
Reagensi: natrijum tiosulfat, sumporna kiselina, voda, aluminijum, jod.
Napredak lekcije
1. Uvodni dio: poruka teme časa, raspoloženje učenika za čas.
Učitelju. Kinetika je grana hemije koja uključuje proučavanje tema kao što su reverzibilnost hemijskih reakcija, toplotni efekat reakcija, brzina hemijskih reakcija i hemijska ravnoteža. Počinjemo s temom čije ime trebate pogoditi (tema na ploči je zatvorena; prikazujem eksperiment koji pokazuje ovisnost brzine reakcije interakcije aluminija i kristalnog joda na katalizatoru).
Pitanje za razred. Zašto počinjemo naše proučavanje hemijske kinetike ovom temom?
Tema brzine hemijskih reakcija je relevantna, jer se oko nas neprestano dešavaju različiti procesi i njihova brzina je različita. Ovi procesi su važni i dešavaju se u svim krajevima prirode i ljudskog života. (Slika 1). Diskusija među momcima - poređenje brzina predloženih reakcija. Razred dolazi k sebi zaključak: svi procesi se odvijaju različitim brzinama.
Pitanja za razred:
1. Koja je brzina reakcije? Koja od sljedećih formula odgovara brzini hemijski reakcije?
2. U kojim jedinicama se mjeri brzina hemijskih reakcija?
Važno je ne samo znati brzinu kemijske reakcije, već i naučiti kako je kontrolirati. Za šta? Da ubrzate željenu reakciju i usporite neželjenu. Kao što je Gete rekao: „Nije sve samo znanje, znanje se mora koristiti.” Pogledajmo ekran: na slici je prikazana ovisnost brzine reakcija od određenih vanjskih faktora (slika 2).
3. Koji faktori utiču na brzinu hemijskih reakcija?
Momci imenuju temperaturu, katalizator, prirodu supstanci, područje kontakta reagujućih supstanci i navode primere u kojima se primećuje uticaj ovih faktora.
2. Glavni dio.
Učitelju. Koji faktor ovdje nije, ali utječe na brzinu kemijskih reakcija?
Ovo je koncentracija reagujućih supstanci, ona povećava brzinu reakcija u tečnim i gasovitim medijima. Stoga ćemo u ovoj lekciji eksperimentalno proučavati utjecaj koncentracije tvari na brzinu kemijskih procesa. U 9. razredu je to bilo iskustvo interakcije cinka sa razrijeđenom i koncentriranom hlorovodoničnom kiselinom, a u 10. razredu koristimo reakciju natrijum tiosulfata sa sumpornom kiselinom.
Malo o natrijum tiosulfatu: hemijska formula je Na 2 S 2 O 3, široko se koristi u medicini. U fotografiji je poznata kao fiksirajuća sol. Koristi se za uklanjanje neraspadnutog bromida srebra sa ploča, papira ili filma. Ovaj proces se zasniva na sposobnosti natrijevog tiosulfata da formira spoj sa srebrovim bromidom koji je rastvorljiv u vodi. Filmovi tretirani njime i temeljito oprani vodom postaju neosjetljivi na dalje izlaganje svjetlosti.
Značenje hemijske reakcije koja je u osnovi eksperimenta: kada natrijev tiosulfat stupi u interakciju sa sumpornom kiselinom, uočava se zamućenost - pojava čistog sumpora (znak kemijske reakcije). Ova reakcija se odvija u dvije faze.
Faza I: Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H2S2O3(tiosumporna kiselina)
Faza II: H 2 S 2 O 3 = H 2 SO 3 + S v
Sumpor je nerastvorljiva tvar u vodi, zbog čega se stvara sediment. Prije početka eksperimenta, pogledajmo tabelu koja se nalazi na vašem stolu – upute za izvođenje eksperimenta (slika 3). Označava koncentraciju natrijevog tiosulfata u kapima (uvjetna koncentracija). Mi ćemo ga promijeniti uz pomoć vode. Koncentracija sumporne kiseline ostaje nepromijenjena - 1 kap. U susjednoj koloni olovkom zapišite vrijeme reakcije. Šta se smatra vremenom početka reakcije? Trenutak ispuštanja otopina natrijum tiosulfata, vode i sumporne kiseline smatra se nultim, tada se računa vrijeme do pojave zamućenja. Da biste bolje vidjeli stvaranje sumpora u reakciji, koristite crni papir.
Napravimo preliminarni eksperiment o interakciji natrijevog tiosulfata sa sumpornom kiselinom i zabilježimo vrijeme reakcije (sekunda).
Nakon eksperimenta, crtamo zavisnost vremena reakcije od koncentracije natrijevog tiosulfata (slika 4). Kreiramo graf na pola stranice. Koncentraciju stavljamo u kapi, vrijeme u sekundama. Za rad je predviđeno 10 minuta. Započnite.
Pogledajmo rezultate eksperimenta. Na tabli učenik unosi svoje podatke u unaprijed pripremljenu tabelu. Uspoređujem sa svojim podacima (eksperiment sam proveo dan ranije). Napominjem koji je od parova točnije izveo eksperiment. Učenik zatim crta grafikon vremena reakcije u odnosu na koncentraciju natrijum tiosulfata. Class ne zaključak:
brzina kemijske reakcije ovisi o koncentraciji. Što je veći, to je veća brzina reakcije.
Pitanja za razred:
1. Zašto se brzina kemijske reakcije povećava, jer se s povećanjem koncentracije vrijeme reakcije smanjuje? (odgovor je obrnuto proporcionalan odnos između brzine i vremena - vidi formulu).
2. Kako izgleda graf brzine reakcije u odnosu na vrijeme? Momci prave grafikon (slika 5). Zašto?
Zavisnost brzine hemijske reakcije od koncentracije supstanci izražena je zakonom dejstva mase (LMA), otkrivenim u 19. veku. Na primjer, za uslovljenu reakciju
brzina hemijske reakcije jednaka je proizvodu konstante brzine hemijske reakcije k molarnim koncentracijama reaktanata podignutim na stepen njihovih stehiometrijskih koeficijenata, ako je potrebno: ? = k S A C B 2
Gdje S A I C B– molarna koncentracija tvari A i B, mol/l.
Fizički osećaj k : pri C A = C B = 1mol/l, onda k=v.
Ali ovdje je važno razmotriti u kojem okruženju se reakcija odvija: homogenom ili heterogenom. Prema ZDM-u, koncentracije tvari u otopljenom i plinovitom stanju upisuju se u izraz za brzinu reakcije. Ako je tvar u čvrstom stanju, tada se njena koncentracija zanemaruje (dva učenika idu do ploče da zapišu izraz za brzinu reakcije u homogenom i heterogenom mediju):
| 2SO2 + O2 = 2SO3 | C + O 2 = CO 2 |
| v = k C O2 C 2 SO2 | v = k Sa O2 |
Odnosno, ZDM vrijedi za homogene reakcije. Kako izgleda izraz za brzinu kemijske reakcije za homogenu i heterogenu reakciju?
Za homogenu reakciju:
Za heterogenu reakciju:
Kontrola. Kako bi pojačali temu, učenici odgovaraju na testna pitanja (slika 6).
Zatim učenici provjeravaju sve odgovore sa ekranom na kojem se projiciraju odgovori radi provjere (slika 7).
Sažetak lekcije: produbili smo svoja znanja na temu brzine hemijskih reakcija i eksperimentalno proučavali uticaj koncentracije supstanci na brzinu reakcije. Mislim da ste stekli nova znanja i vještine koje će vam koristiti u budućnosti. I za kraj, mala želja hemijskim jezikom.
IV. Refleksija.
zelim ti ne glasnim rijecima,
Da ne bi eksplodirao kao vodonik u slučaju kvarova
Šta je sljedeće za vas?
I nisu bili inertni, kao neon, na putu,
Nešto što još niste vidjeli.Budite strpljivi kao sudbina
Ne oksidiraju kao grupa alkalnih metala,
Uvek vredan
Mnogo, mnogo godina.Neka bude manje inhibitora,
Kao teret koji ponekad usporava put.
Neka bude više pojedinaca
Talentovani i kreativni od vas.Budite aktivni u našem ludom životu,
Kao slobodni radikal.
Usput su vam obećani katalizatori
Ljubav, strpljenje i dobrota.
1. Utjecaj koncentracije na brzinu reakcije natrijevog tiosulfata sa sumpornom kiselinom . Sipati 0,1 N u tri epruvete. rastvor natrijum tiosulfata: prvi - 5 ml, drugi - 10 ml i treći - 15 ml. Nakon toga u prvu epruvetu dodajte 10 ml, a u drugu 5 ml destilovane vode. Zatim sipajte 5 ml 0,1 N u tri druge epruvete. rastvor sumporne kiseline. Ocijedite pripremljene otopine u paru, što rezultira reakcijom
Na 2 S 2 O 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O+S
Pomoću štoperice zabilježite koliko je vremena potrebno da se sumpor pojavi u svakoj epruveti. Zapišite rezultate u sljedeću tabelu:
Tabela 9.1
Kakav zaključak se može izvući iz dobijenih podataka?
2. Ovisnost brzine reakcije o temperaturi . Utjecaj temperature na brzinu reakcije interakcije natrijum tiosulfata sa sumpornom kiselinom. Pripremite šest identičnih čaša. Sipajte 15 ml 0,1 N u tri čaše. rastvor natrijum tiosulfata, au ostale tri čaše - 15 ml 0,1 N. rastvor sumporne kiseline. Zagrevajte jedan par čaša sa rastvorima natrijum-tiosulfata i sumporne kiseline u vodenom kupatilu na temperaturu za 10°C veću, a drugi par čaša za 20°C veću od sobne temperature 15-20 minuta, prateći temperaturu vode pomoću termometar. Dok se otopine zagrijavaju, ocijedite preostale otopine natrijum tiosulfata i sumporne kiseline na sobnoj temperaturi. Zabilježite vrijeme kada se sumpor pojavljuje u čašama. Isto uradite sa zagrejanim rastvorima. Dobijene podatke upišite u tabelu:
Tabela 9.2
Koji se zaključci mogu izvući o uticaju temperature na brzinu reakcije iz dobijenih rezultata?
3. Proučavanje brzine reakcije razgradnje vodikovog peroksida . Vodonik peroksid se spontano raspada polako u skladu sa jednačinom: H 2 O 2 =H 2 O + 1/2O 2. Brzina ovog procesa može se povećati uvođenjem katalizatora i procijeniti količinom kisika koji se oslobađa u određenom vremenskom periodu. Eksperiment se izvodi u uređaju prikazanom na sl. 2. Ulijte vodu u biretu kroz lijevak do približno nulte oznake, čvrsto zatvorite otvor birete čepom sa staklenom cijevi. Koristeći lijevak, sipajte 1 ml otopine željeznog III hlorida - katalizatora u jedno koleno Landolt posude. Koristeći lijevak, sipajte vodikov peroksid u koncentraciji koju je odredio nastavnik u drugo koljeno. Zatim povežite Landoltovu tikvicu na biretu pomoću čepa sa cijevi za odvod plina. Provjerite nepropusnost uređaja. Stavite Landolt posudu u termostat na podešenu temperaturu i držite 10-15 minuta. Podesite isti nivo vode u levku za izjednačavanje i bireti, zapišite vrednost nivoa. Nagnite Landoltovu tikvicu da vodikov peroksid dođe u kontakt sa katalizatorom. Svakih 1-2 minute u trajanju od 30 minuta mjerite zapreminu oslobođenog kiseonika V τ . Zapišite rezultate mjerenja u tabelu. 9.3.
Tabela 9.3
Nakon potpunog raspadanja vodikovog peroksida, ohladiti Landolt posudu na početnu temperaturu termostata i ponovo izmjeriti volumen potpuno oslobođenog kisika V ∞. Prema tabeli. 9.3 i prema formuli
izračunajte konstantu brzine reakcije. Napravite graf zavisnosti:
Odredite konstantu brzine reakcije iz tangente ugla nagiba prave na osu apscise i uporedite sa srednjom aritmetičkom vrednošću (9.17). Preporučljivo je provesti eksperimente na dvije temperature: 15–25°C i 30–40°C.
Na osnovu vrijednosti konstante brzine reakcije za dvije temperature koristeći formulu:
gdje je R=8,314 J/mol∙K, izračunati energiju aktivacije reakcije raspadanja vodikovog peroksida.
4.Utjecaj koncentracija reagensa na kemijsku ravnotežu . Kada rastvor gvožđe (III) hlorida reaguje sa kalijum tiocijanatom, nastaju rastvorljive supstance i menja se boja rastvora. Reakcija je reverzibilna:
FeCl 3 +3KCNS Fe(CNS) 3 +3KCl
Zapišite u tabelu boje rastvora svih supstanci u sistemu:
Tabela 9.4.
U epruveti pomešati 5 ml rastvora gvožđe (III) hlorida i kalijum tiocijanata. Obratite pažnju na boju dobijenog rastvora. Označite supstancu koja daje boju sistemu. Dobijeni rastvor sipajte u četiri epruvete u što jednakim delovima. U prvu epruvetu dodajte malo koncentrovanog rastvora gvožđe hlorida, u drugu rastvor kalijum tiocijanata, a u treću malo kristalnog kalijum hlorida. Ostavite četvrtu epruvetu za poređenje. Uporedite boju rastvora u epruvetama i naznačite u kom pravcu se ravnoteža pomerila kada su dodani FeCl 3, KSCN i KCl. Napišite jednačinu za konstantu ravnoteže proučavane reakcije.
5. Utjecaj promjena temperature na hemijsku ravnotežu . Kada jod deluje na skrob, nastaje slabo jedinjenje složenog sastava, obojeno u plavo. Ravnoteža sistema može se grubo predstaviti sljedećom jednačinom:
Škrob + jod skrob jodni kompleks
U epruvetu sipajte 2-3 ml otopine škroba i dodajte nekoliko kapi jodne vode dok otopina ne postane plava. Zagrijte epruvetu dok otopina ne postane bistra, a zatim ohladite dok se ne vrati plava boja. Odredite koja je reakcija (direktna ili reverzna) egzotermna, a koja endotermna. Objasnite promjenu boje pri zagrijavanju i hlađenju.