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: lnk2/k1 = - E*(1/T2 – 1/T1), kde k2 je rychlostní konstanta při teplotě T2, k1 je rychlostní konstanta při teplotě T1 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 – tt. 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 1. měření
2. měření
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
-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: C17H35COOH, C15H31COOH 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 tt [°C]
hodnota v tabulkách
kyselina stearová kyselina palmitová 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-
