Як визначити температуру реакції

Як визначити температуру реакції

Температура хімічної реакції — один з основних факторів, що впливають на її швидкість. Згідно з правилом Вант-Гоффа, при підвищенні температури на 10 градусів швидкість гомогенної елементарної реакції збільшується у два-чотири рази. Слід врахувати, що це правило діє лише в порівняно вузькому діапазоні температур і не застосовується при великих розмірах молекул — наприклад, у випадку з полімерами або білками. Як же визначити температуру хімічної реакції?

Вам знадобиться

- Трехгорлая колба з тугоплавкого скла з шліфах;
- Краплинна воронка зі шліфів;
- Довгий лабораторний термометр зі шліфів (інтервал вимірювань — від 100 до 200 градусів);
- Пальник з піщаним лазнею;
- Все необхідне для збору дистиляту (перехідник, холодильник, приймальна ємність);
- Концентрована сірчана кислота;
- Концентрована оцтова кислота;
- Етиловий спирт.

Інструкція

  1. Розглянемо конкретний приклад — синтез етилацетату в ході реакції етерифікації. У колбу, денце якої вміщено в піщану баню, налийте рівні об’єми етанолу та сірчаної кислоти (припустимо, по 10 мл). В одне з «горл» вставте термометр. Але врахуйте, що треба заздалегідь підібрати термометр такої довжини, щоб його ртутний кінчик був у суміші, але не торкався дна колби. В інший «горло» вставте крапельну воронку. Через центральне «горло» будуть відходити пари продуктів реакції.
  2. Нагрійте етанол і сірчану кислоту на піщаній бані до 140 градусів, після чого почніть по краплях доливати суміш з етилового спирту та оцтової кислоти.
  3. Незабаром в приймальній ємності почне збиратися сконденсований дистилят. Це означає, що почав утворюватися етилацетат. За допомогою термометра можна визначити, при якій температурі суміші йде реакція.
  4. У ряді випадків можна визначити температуру хімічної реакції, використовуючи формулу енергії Гіббса: ^ G =? H — T? S. Величину енергії Гіббса, ентальпії та ентропії багатьох конкретних реакцій легко знайти в будь-якому довіднику з хімічної термодинаміки. Невідомою залишиться тільки величина Т — температура реакції в градусах Кельвіна, яку дуже легко можна буде обчислити за формулою: Т = (? H — ^ G) /? S.

Зверніть увагу Зверніть увагу

Концентрована сірчана кислота — дуже їдка речовина! При роботі з нею необхідно дотримувати всі запобіжні заходи. Також перед початком роботи ретельно перевірте цілісність колби. Неприпустимі навіть найменші тріщини.

Корисні поради

Температура безпосередньо впливає на зрушення реакції в ту чи іншу сторону відповідно до принципу Ле-Шательє. Якщо реакція ендотермічна, тобто протікає з поглинанням тепла, підвищення температури сприяє її повнішому протіканню (утворення продуктів реакції). Якщо ж реакція екзотермічна (супроводжується виділенням тепла), більш повного її перебігові, навпаки, сприятиме зниження температури.