Методика виконання роботи

Широку пробірку заповнюють кислотою бензойною на висоту 5-6 см, обережно нагрівають у полумۥ ї газового пальника до повного розплавлення кислоти і опускають у розплав майже на дно пробірки скляну паличку. Після затвердіння кислоти пробірку обережно розбивають і разом із паличкою виймають циліндр твердої бензойної кислоти.

На столик магнітної мішалки ставлять склянку місткістю 150 см³, вливають в нього за допомогою мірного циліндра 100 см³ дистильованої води, кладуть якір магнітної мішалки і встановлюють таку швидкість обертання, щоб вода в склянці добре перемішувалась.

Скляну паличку разом із наплавленим циліндром кислоти укріплюють у штативі над поверхнею води в центрі склянки. Занурюють циліндр кислоти у воду і фіксують час початку досліду. Через 10 хв обертання першу склянку замінити другою склянкою з водою, де обертається циліндрик протягом 15 хв, потім підставляється третю склянку на 20 хв і, нарешті, четвертий - на 30 хв. З кожної склянки відбирають 10 мл розчину, уміщують його в конічну колбу місткістю 100 мл, додають кілька краплин розчину фенолфталеїну і титрують 0, 01 н. розчином гідроксиду натрію NaОН до появи рожевого забарвлення розчину. Виконують 3 паралельних визначення і розраховують середнє. За результатами побудуйте графік залежності V – t, де V – об’єм гідроксиду натрію(у мл), який іде на титрування проби, t – час.

Концентрацію насиченого при температурі досліду розчину бензойної кислоти визначають числом мл даного розчину NaОН, що йде на титрування 100 мл насиченого при даній температурі розчину бензойної кислоти.

Для приготування насиченого розчину бензойної кислоти наважку близько 1г розчиняють при нагріванні до 50-60°С у 50 мл дистильованої води, охолоджують до температури досліду, відбирають 10 мл розчину, уміщують його у конічну колбу місткістю 100 мл, додають кілька краплин розчину фенолфталеїну і титрують 0, 01н. розчином NaОН до появи рожевого забарвлення розчину. Виконують 2-3 паралельних визначення і розраховують середнє значення.

За результатами дослідів заповнюють таблицю 5.4.

 

Таблиця 5.4

Час досліду t, хв	VNaОН на 10 мл розчину, мл	Середнє значення VNaОН на 10 мл розчину, мл	VNaОН на 100 мл розчину, мл	Vнас, мл	k, с-1

 

Таким чином, в рівняння

замість С_нас і С підставляють відповідне число мл даного розчину NaОН, що вельми спрощує розрахунки:

Зробіть висновок, як константа швидкості k залежить від площі поверхні бензоїної кислоти, від температури і частоти обертання.

Котрольні питання

1. Які процеси називаються гетерогенними? З яких стадій складаються гетерогенні хімічні реакції?

2. Що називається дифузією.

3. Наведіть перший і другий закони Фіка.

4. Наведіть рівняння для розрахунку константи швидкості процесу розчинення.

5. Що називається коефіцієнтом дифузії? Від яких факторів він залежить? Яка його розмірність?

6. Що таке стаціонарна дифузія? Який вигляд має кінетична рівняння стаціонарної дифузії? Який порядок цього процесу?

7. Опишіть кінетику процесу розчинення твердої речовини в рідині. Як можна прискорити цей процес?

8. Як можна встановити природу лімітуючої стадії у випадку гетерогенного хімічного процесу?

 

Тема 6. БУДОВА МОЛЕКУЛ, ЕЛЕКТРИЧНІ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

Рефрактометрія

Рефрактометричні методи дослідження (рефрактометрія) грунтуються на визначенні показника заломлення світла. Рефрактометричним методом визначають вміст вуглеводів, жиру, хлориду натрію у продуктах.

Всі молекули можуть бути розділені на два типи: неполярні і полярні (з несиметричним і симетричним розподіленням зарядів). Полярну молекулу називають також дипольною або диполем. У двоатомного диполя на одному з атомів образується надлишок негативних, на іншому - такий же надлишок позитивних зарядів. У багатоатомних молекул існують деякі області з надлишком позитивних і негативних зарядів. Проте тут також можна уявити два центри зарядів.

Дипольним моментом μ називають добуток заряду на відстань між зарядами:
(6.1)
Дипольний момент слід розглядати, як вектор, направлений від негативного заряду до позитивного.
При переміщенні неполярної молекули в електричне поле відбувається зміщення зарядів один щодо одного, що створює індукований (наведений) дипольний момент. Внаслідок існування власного дипольного моменту полярна молекула прагне орієнтуватися вздовж напрямку поля, в ній, як і в неполярній, виникає наведенний момент. У цьому і полягає поляризація молекули. Кількісну характеристику властивості молекули поляризуватися називають полярізуємостью.
Зміщення електронів, атомів, орієнтація молекули в електричному полі називають поляризацією.
Поляризація молекули Р складається з електронної Р_ел, атомної Р_ат, і орієнтаційної Р_ор.
Р = Р_ел + Р_ат + Р_ор (6.2)

Електронна та атомна поляризація не залежать від температури, орієнтаційна - обернено пропорційна абсолютній температурі, тому що хаотичне тепловий рух молекул порушує орієнтацію.
Поляризацію діелектрика в постійному електричному полі розраховують за рівнянням:

, (6.3)

де - відносна діелектрична проникність,

М – молярная масса, г

- густина речовини, г/см³

- молярний обєм.

При частотах видимого світла порядка 10¹⁵ Гц ( = 450-750 нм) проявляється тільки електрона поляризація Р_ел, яку називають молярною рефракцією R, см³/моль:

, (6.4)

где n – показник заломлення для променів видимого світла.

Для наближених визначень рефракції достатньо користуватися показником заломлення променів видимого світла. За стандарт обрана жовта лінія натрію (позначають символом D, довжина хвилі =589, 3 нм).

Експериментально встановлено, що рефракція молекули наближено є сумою рефракції окремих іонів, атомів або зв'язків, що входять до неї. Цю властивість рефракції (адитивність) можна пояснити тим, що зміщення електронів в молекулі мало залежить від того в які молекули входять такі угруповання. Тому адитивність рефракції дозволяє за допомогою рефракцій окремих атомів, іонів, або зв'язків при-наближенні обчислювати рефракцію молекул і вирішувати питання про можливу їх будову.
Крім того, зсув електронів незначно змінюєтся з температурою і агрегатним станом речовини. У речовин з однаковою емпіричної формулою, але різною будовою, рефракції різні. Наявність у з'єднаннях кратних зв'язків і напружених циклів, які утворюють за рахунок π -зв'язків з легко під-рухомими електронами, збільшує їх молекулярну рефрак-цію:

(6.5)

де m – число атомів, кратних зв'язків, циклів.
Адитивність рефракції дозволяє встановити структуру молекули шляхом добору такої структурної формули, для який обчислена молекулярна рефракція за наведеним рівнянням дорівнює експериментально отриманому значенню.
Експериментальне визначення рефракції речовини сводиться до вимірювання показника заломлення і густини.
Речовину розіщають між двома призмами (кілька крапель досліджуваного речовини наносять на нижню призму). Світло, пропущене через призму, заломлюється або відбувається від межі поділу (розділу) середовищ і освітлює тільки частину шкали, що приводить до винекнення різкої межі світла та тіні. Положення цієї межі на шкалі залежить від кута повного внутрішнього відбуття досліджуваної речовини. На шкалі приладу наведені показники заломлення, які відповідають різним значенням кута повного внутрішнього відбиття. Світло, що вийшов з нижньої призми, розглядається в полі зору окуляра. Три штриха в полі зору окуляра поєднують з кордоном темного і світлого полів поворотом рукоятки, показник заломлення відраховують по лівій шкалі. Межа світа – тіні попередньо ахроматіруєтся обертанням маховичка компенсатора на рукоятці окуляра.

Правильність показання рефрактометрів перевіряють за допомогою дистильованої води, показник заломлення якої при 20⁰С рівний 1, 3329.