Демонстрациялық тәжірибе. Тақырыбы №2: Химиялық кинетика

ТӘЖІРИБЕЛІК – ЗЕРТХАНАЛЫҚ САБАҚҚА АРНАЛҒАН ӘДІСТЕМЕЛІК ӨҢДЕУ ҚҰРЫЛЫМЫ

Тақырыбы №2: Химиялық кинетика. Реакция жылдамдығына әсер ететін факторлар.

Сағат саны: 3

Курс: 1

Мамандығы: Стоматология.

Құрастырушы:х.ғ.д., профессор А. Ж. Сейтембетова

х.ғ.к., доцент Н.М. Исмагулова

оқытушы Ш.А. Мадиева

Астана 2012ж.

Тақырыбы:Химиялық кинетика. Реакция жылдамдығына әсер ететін факторлар.

Мақсаты: Химиялық реакция жылдамдығына әсер ететін факторлар, гомогенді және гетерогенді катализ, ферменттік катализ туралы білімдерін жүйелеу. Сыртқы факторлар өзгеруі әсерінен тепе-теңдіктің ығысуын болжай білумен химиялық тепе-теңдік константасын есептеуге білімдерін қолдана білуді қалыптастыру.

Оқыту мақсаты:Студент химиялық реакция жыламдығына, химиялық тепе-теңдікке және ығысу шарттарына әсер ететін факторларды, катализатор әсерінің механизімін, биологиялық катализатор ретіндегі ферменттердің негізгі ерекшеліктерін, гомогенді реакциялар үшін кинетикалық теңдеулерді қорытуды, реакция реттілігін анықтауды, химиялық тепе-теңік константасын есептеуді және сыртқы факторлар әсерінен тепе-теңдік бағыттарының өзгерісін анықтай білуі қажет.

Тақырыптың негізгі сұрақтары:

1. Химиялық кинетика пәні. Химиялық реакция жылдамдығы. Химиялық реакция жылдамдығына әсер ететін факторлар.

2. Гомогендік химиялық реакциялардың әсер етуші заттардың концентрациясына тәуелділігі. Массалар әсерлесу заңы. Жылдамдық константасы. Реакцияның реті. Бірінші, екінші және нөлінші кинетикалық реакция теңдеулерінің реттілігі. Жартылай айналым уақыты.

3. Химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі. Вант-Гофф ережесі. Температуралық коэффициент. Аррениус теңдеуі. Энергия активациясы.

4. Гомогенндік және гетерогенндік катализ. Катализ теориясы. Ферменттер - биохимиялық реакциялардың катализаторы ретінде. Михаэлис – Ментен теңдеуі, оған анализ жасау.

5. Қайтымды және қайтымсыз реакциялар. Химиялық тепе-теңдік. Химиялық тепе-теңдік константасы. Тепе – теңдік өзгерісінің ережелері. (Ле Шателье принципі).

6. Жай және күрделі реакциялар. Фотохимиялық реакциялар және олардың адам өмірінде алатын орыны.

Білім берудің және оқытудың әдістері:Зертханалық сабақ (Көрнекі көрсету тәжірибелері. Жұмыстың анализі және қорытындысы).

Демонстрациялық тәжірибе

1.Химиялық реакция жылДамдығының әсерлесетін заттар табиғатына тәуелділігі.

Бір сынауыққа 2-3 мл тұз қышқылын, келесісіне сонша мөлшерде сірке қышқылын құйыңыз. Сынауыққа бір-бірден мырыш кесегін салыңыз. Сутек бөлінеді. Әртүрлі қышқылдардың бір металмен әсерлесу жылдамдығы айырмашылығын, сутектің бөліну көпіршіктері айырмашылығын көрнекі түрде көрсету. Реакция теңдеуін жазыңыз.

2.Химиялық реакция жыламдығына әсерлесетін заттардың беткейлік шамасының әсері.

А. Мәрмәр ұнтағының және түйіршігінің қышқылармен әсерлесуі.

Құрғақ сынауықтарға мәрмәрдің 0,1 г ұнтағын және 0,1 г түйіршігін салыңыз. Әр сынауыққа15 тамшыдан тұз қышқылын құйыңыз.Сол сәтте секундомерді қосып, екі сынауықтағы реакция жыламдығын салыстырыңыз.Реакция теңдеуін жазыңыз.

Реакцияның гомогенді жүйеде жүру айырмашылығы, гетерогенді жүйеде барлық көлемде жүрмейді, тек фаза бөлімінің беткейлігінде өтеді. Сондықтан, екі фазадан тұратын, біреуі қатты, гетерогенді жүйе үшін реакция жылдамығы тек ұнтақтау дәрежесіне тәуелді.

3.Химиялық реакция жыламдығына әсерлесетін заттардың концентрация әсері.

Нөмірленген үш сынауыққа: бірішісіне 7 тамшы, екіншісіне 14 тамшы, үшіншісіне 21 тамшы натрий тиосульфатын құйыңыз. Бірінші сынауыққа қосымша 14 тамшы су, екіншіге 7 тамшы су қосыңыз.Басқа үш пробиркаларға 7 тамшыдан күкірт қышқылын құйыңыз.Тиосульфат натриі бар әр пробиркаға 7 тамшыдан араластыра отырып, күкірт қышқылын құйыңыз,әр пробиркада қышқыл құйылғаннан кейін қанша секундта тұнба түзілуін бақылап, белгілеңіз.

Тәжірибе нәтижесі бойынша реакцияның салыстырмалы жылдамығының натрий тисульфатының салыстырмалы жылдамдығына тәуелдігі, ординат осьіне реакция жылдамдығын, концентрацияның абцисс осьіне салып, графигін құрыңыз. Реакция теңдеуі Na₂S₂O₃+H₂SO₄=S+Na₂SO₄+H₂O+SO₂

4.реакция жыламдығының температураға тәуелділігі.

Нөмірленген үш сынауыққа10 тамшыдан натрий тиосульфат ерітіндісін құйыңыз, басқа үш сынауыққа 10 тамшыдан күкірт қышқылын құйыңыз, үш жұпқа бөліңіз (қышқыл-тиосульфат). Бірінші жұппен термометрді бөлме температурасындағы суы бар стаканға салыңыз, 5 мин. кейін пробиркалардағы температура теңелгенде термометр көрсеткішін жазыңыз. Сынауықтағы натрий тиосульфатына күкірт қышқылын қосыңыз, шайқаңыз. Тұнба пайда болу уақытын анықтаңыз. Келесі жұпты температурасы 10⁰ артық суы бар стаканға салыңыз, алдыңғы тәжірибені қайталаңыз. Дәл осылай үшінші жұпқа, су температурасын 10⁰ өсіре отырып, тәжірибені қайталаңыз. Абцисс осьіне температураны, ординат осьіне салыстырмалы жылдамдықты салып, реакция жылдамығының температураға тәуелділігі графигін құрыңыз.

5.Гетерогенді және гомогенді жүйедегі химиялық реакция жылдамдығын салыстыру.

Құрғақ келіге (келсаппен ысқыламай) KI мен Pb(NO₃)₂ бірнеше түйіршігін араластырыңыз. Қоспа түсі өзгере ме? Түйіршіктерді келсаппен ысқылаңыз. Не байқалады? Қоспаға бірнеше тамшы су тамызыңыз. Қоспа лезде ашық сары түске боялады. Реакция теңдеуін жазыңыз. Байқалған құбылысты түсіндіріңіз.

6.Сутек асқын тотығының каталиттік ыдырауы.

Шпатель. Марганец (ІV) тотығы ұнтағы. Сутек асқын тотығы.

1. Сынауыққа 10 тамшы сутек асқын тотығын құйыңыз.Қалыпты жағдайда сутек асқын тотығының айқын ыдырауы байқалмайды.

2. Сутек асқын тотығы құйылған сынауыққа аз мөлшерде марганец (ІV) тотығын қосыңыз. Сутек асқын тотығының тез ыдырауы байқалады. Сынауық аузына түтінденген шала шоқ әкеліңіз. Реакция теңдеуін жазыңыз.

Әдебиеттер:

Негізгі әдебиеттер:

1. Сейтембетов Т.С. Химия. Алматы, 1994

2. Бірімжанов Б.А. Жалпы химия. Алматы, 2002

3. Патсаев Ә.Қ. Бейорганикалық және физколлоидтық химия. Алматы,2004.

4.Патсаев Ә.Қ. Биоорганикалық химия. Алматы,2004.

5. Лекция материалдары.

Қосымша:

1. Патсаев Ә.К., Шитыбаев С.А. Бейорганикалық және физ.коллоидтық химияның тәжірибелік-зертханалық сабақтарына қолданба. Шымкент, 2006 .

2. Патсаев Ә.К., Дәуренбеков К.Н. Биоорганикалық химия пәнінен тәжірбиелік-зертханалық сабақтарына қолданба. Шымкент, 2006 .

Ағылшын тілінде:

1. S.E.Zurabyan. Fundamentals of bioorganic Chemistry. M., ГЭОТАР – Мед, 2003.

2. S. Kumar, P. Trivedi, K.B. Bansal Jbjective Chemistry Jaipur-3, Chaura Rasta, 2003.

Бақылау (сұрақтары):

1. Кинетика. Химиялық реакция жылдамдығы. Гомогенді және гетерогені реакциялар. Реакция жылдамдығын анықтайтын факторлар.

2. Химиялық реакция жылдамығына әсерлесетін заттар концентрациясы қалай әсер етеді? Реакция жылдамдығының математикалық өрнегін жазыңыз, мына теңеулер үшін:

а) NH_{3 (г)} + 5O_2(г) = 4NO_(г) + 6 H₂O_(с)

б) C_(қ) + O_2(г) = CO_2(г)

3. Есеп: Температуралық коэффицент g = 2,8. 30⁰ тан 60⁰С көтергенде реакция жылдамдығы неше есе артады?

V_t2/V_t1=g^Dt/10 = 2.8 ^30/10 = 2.8³ = 22

4. Есеп: Бром мен сутек арсындағы реакцияда тепе-теңдік орнағанда бромның концентрациясы 0,8 моль/л, ал сутек концентрациясы 0,12 моль/л, бромсутек концентрациясы 0,24 болғандағы бром мен сутектің бастапқы концентрациясын есептеңдер.

Берілгені: Шешуі:

[Н₂]=0,12 моль/л Н₂+Вr₂=2НВr

[Вr₂]=0,8 моль/л С_баст/Н₂/=С_{тепетеңдік}+С_{жұмсалған}

[НВr]=0,24 моль/л Теңдеу бойынша:

_________________ 1 моль/л ден Н₂®2моль/лНВr

С_баст(Н₂)=? Х мольден/л Н₂ ®0,24 моль/л

С_баст(Вr)=? Х= 0,24/ 2 = 0,12 моль/л

Сонымен:

С_баст /Н₂ /=0,12 моль/л+0,12 моль/=0,24моль/л.

С_баст /Вr₂ /=С_{тепетеңдік}+С/Вr₂/_{жұмсалған}

С_баст (Вr₂)=0,12 моль/л+0,8 моль/л=0,92 моль/л

Жауабы:С_баст(Н₂)=0,24 моль/л С_баст(Вr₂)=0,92 моль/л

5. Есеп: 2NH₃ ® N₂ + 3H₂ реакция үшін қысымды көтергенде тепе-теңдік қай бағытқа ығысады?

Шешуі: Ле - Шателье принципі бойынша қысымды көтергенде тепе-теңдік реакциядағы газ молекулаларының санының артуына қарай ығысады.

6. Есеп: 2N₂(г)+O₂(г)=2NO₂(г) реакциясындағы ыдыс көлемін 3 есе азайтқанда реакция жылдамдығы неше есе артады?

Шешуі: көлем өзгергенге дейінгі реакция жылдымдығы:

V₁=K[NO]²×[O₂]

Ыдыс көлеін 3 есе азайтқанда реакция жылдамдығы:

V₂=K 3[NO]² × 3[O₂] = 27 k[NO]² × [O₂] 27 есе артады.