Studiul unor Reacții Caracteristice Ionilor Complecși

STUDIUL REACȚIEI DE DESCOMPUNERE A IONILOR COMPLECȘI [Mn(C2O4)3]3-

Ionii complecși de [Mn(C2O4)3]3- în soluții apoase se descompun prin formarea ionilor de Mn2+, C2O42- și diodi de carbon. Aceasta este o reacție ireversibilă de ordinul unu.

Ecuația chimică generală a acestei reacții poate fi scrisă sub forma:

[Mn(C2O4)3]3-→ Mn2+ + 5/2 (C2O4)2- + CO2

Deoarece ionii complecși de [Mn(C2O4)3]3- dau soluției o culoare cafenie-deschis (λmax=440 mm), iar produșii de reacție sunt incolori.

Pentru studierea procesului de descompunere a [Mn(C2O4)3]3- poate fi folosită metoda spectrofotometrică. Experimental se stabilește valoarea densității optice a soluției A (sau variația densității optice ΔA) în decursul reacței (la diferite intervale de timp Δt).

Aceste date experimentale prezentate sub formă grafică (A=f(t)) reprezintă curba cinetică a procesului studiat. Pentru a se calcula viteza de reacție se folosește expresia:

V=ΔA/(Δt- ɛ- l)

unde ɛ=70 l/mol•cm, iar constanta de viteza se calculează conform relației:

k=1/t - lnA_0/A

unde A0 și A sunt densitățile optice ale soluției la începutul reacției și, corespunzător, la timpul t (densitatea optică a soluției fiind direct porporțională cu concentrația ionului [Mn(C2O4)3]3-). Densitatea optică a soluției reactantului se determină cu ajutorul fotocolorimetrului (sau spectrofotometrului).

Modul de efectuare a măsurătorilor la colorimetrul fotoelectric de concentrații CFC-2*

I. Alegerea filtrului de lumină. Filtrele de lumină se aleg pornind de la valoarea lungimii de undă, care corespunde maximului de absorbție (λmax, nm) pentru substanța cercetată, și caracteristicile spectrale ale filtrelor de lumină ale colorimetrului.

II. Alegerea cuvei. Cuva se alege in așa mod, încât densitatea optică a soluției de substanță cercetată să capete valorile de la 0,4 până la 0,6 (în acest caz eroarea măsurătorilor nu depășește 1 %).

La studierea cineticii reacțiilor chimice densitatea optică a soluției se schimbă continuu. În cazul când densitatea optică a soluției este mare, se alege o cuvă cu lungimea mică, iar când valoarea densității optice a soluției este mică, se alege o cuvă cu lungime mare.

Modul de lucru

Utilajul și reactivii necesari : fotocolorimetrul și instalația care include vasul de reacție, agitatorul magnetic și termostatul ,KMnO4 (0,02 mol/l), MnSO4 (0,2mol/l), H2C2O4 (0,2 mol/l). La amestecarea acestor reactanți de anumite concentrații (prezentate in continuare) în soluții apoase se obțin ionii complecși [Mn(C2O4)3]3-.

1. Determinarea vitezei de reacție. Amestecul de reacție care conține conceniile necesare de KMnO4, MnSO4 și H2C2O4 se introduc într-un vas termostat (se va indica creșterea temperaturii de la 298 K până la 313 K).

Varianta 1. În vas se introduc succesiv 2 ml de MnSO4, de concentrația 0,2 mol/l (concentrația în mediul de reacție de MnSO4 va fi de 0,02 mol/l, deoarece volulmul general al amestecului este de 20 ml), 14 ml de H2C2O4de concentrție 0,2 mol/l, apoi se pune în funcțiune agitatorul magnetic și termostatul. După termostatarea acelui amestec în decursul a 10-15 minute se adaugă 4 ml de KMnO4 de concentrația 0,02 mol/l.

Momentul in care se adaugă soluția de KmnO4 se consideră inceputul reacției, punându-se în funcțiune cronometrul. În decursul reacției peste fiecare 1-2 minute din vasul de reacție se iau probe cu ajutorul pipetei, care se introduc într-o cuvă de 10 mm (sau de 5 mm în funcție de concentrația inițială a reactantului, astfel încât valoarea densității optice măsurate trebuie să fie în limitele 0,8< A<1,4) și cu ajutorul fotocolorimetrului (cu folosirea filtrului albastru de lumină λ=440 nm) se determină valoarea densității optice.

După măsurarea densității optice soluția din cuvă se varsă înapoi în vasul unde are loc reacția. Experiența se întrerupe atunci când densitatea optică a soluției devine mai mică de 0,1 unități. Datele obținute se tabelează si se reprezinta graficul A=f(t). Viteza de reacție se calculează pe baza variației densitații optice a soluției în primele 4 minute de la începutul reacției prin folosirea expresiei amintite mai sus.