1. Home
  2. Docs
  3. ปฏิบัติการ การหาอันดับของปฏิกิริยา

ปฏิบัติการ การหาอันดับของปฏิกิริยา

ปฏิบัติการ การหาอันดับของปฏิกิริยา

ปฏิบัติการที่ 1

การหาอันดับของปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเพอรอกไซด์

(Determination of Reaction Order of Hydrogen Peroxide Dissociation)

 

วัตถุประสงค์

          เพื่อหาอันดับของปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเพอรอกไซด์ (H2O2) โดยใช้ไอโอไดด์ไอออน (I) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

 

บทนำ

โดยทั่วไปอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะระบุในเทอมของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่หายไปหรือสารผลิตผลที่เกิดขึ้นในหนึ่งหน่วยเวลา ในปฏิบัติการเป็นการศึกษาอัตราการสลายตัวของไฮโดรเจนเพอรอกไซด์ได้เป็นแก๊สออกซิเจน และน้ำโดยมี I เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาดังสมการ

 

(1)

 

การติดตามการเกิดปฏิกิริยาดังสมการนั้น โดยทั่วไปจะใช้วิธีเก็บแก๊สออกซิเจนโดยการแทนที่ของเหลว และวัดปริมาตรของแก๊สที่ได้โดยใช้ gas buret แต่ในการทดลองนี้ใช้วิธีวัดอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ง่ายกว่าวิธีข้างต้น กล่าวคือ จะผสมสารตั้งต้นในบีกเกอร์ และบรรจุสารละลายดังกล่าวในขวดน้ำกลั่นที่มีฝาปิดแน่น ภายหลังจากทิ้งให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นสักระยะหนึ่ง แก๊สออกซิเจนที่เกิดขึ้นจะดันสารละลายภายในขวดน้ำกลั่นออกมา การวัดอัตราที่สารละลายไหลออกจากขวดน้ำกลั่นเป็นวิธีที่สะดวกและง่ายในทางปฏิบัติ โดยมีความแม่นยำมากพอในการติดตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการสลายตัวของ H2O2 ดังสมการที่จะศึกษาในการทดลองนี้จะเป็นการศึกษาผลของความเข้มข้นเริ่มต้นของ H2O2 และ I ที่มีต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา ถึงแม้ I จะไม่ปรากฏในสมการ แต่พบว่า I มีผลกระทบต่ออัตราเร็ว ดังนั้นจึงต้องศึกษาผลของการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ I ต่ออัตราการเกิดของแก๊สออกซิเจน โดยวัดอัตราที่สารละลายไหลออกจากขวดน้ำกลั่น นั่นคือ จากสมการข้างต้น สามารถเขียนกฎอัตรา (rate raw) ได้ดังนี้

 

อัตราการเกิดปฏิกิริยา(R) = k[H2O2]m[I]n                                         (2)

 

เมื่อ k คือค่าคงที่อัตราเฉพาะของปฏิกิริยา (specific reaction rate constant) ส่วน m และ n เป็นอันดับของปฏิกิริยา เมื่อถือ H2O2 และ I เป็นหลักตามลำดับ

ค่าอันดับของปฏิกิริยาจะหาได้จากการทดลองเท่านั้น และไม่มีความสัมพันธ์กับสัมประสิทธิ์ของสมการมวลสารสัมพันธ์ และเมื่อหาค่า m และ n จากการทดลองได้ก็จะสามารถทราบอันดับรวมของปฏิกิริยาการสลายตัวของ H2O2 โดยอันดับรวม เท่ากับ m+n

 

 

 

 

สารเคมี

  1. โพแทสเซียมไอโอไดด์ เข้มข้น 1 M (potassium iodide, 0.1M)
  2. ไฮโดรเจนเพอรอกไซด์ เข้มข้น 3% (hydrogen peroxide, 3% H2O2)

 

อุปกรณ์

  1. ชุดขาตั้งและฐานรองแบบวงกลมพร้อมแผ่นกระจายความร้อน
  2. เทอร์มอมิเตอร์
  3. ขวดน้ำกลั่นขนาด 250 cm3
  4. กระบอกตวงขนาด 100 cm3
  5. กระบอกตวงขนาด 50 cm3
  6. กระบอกตวงขนาด 25 cm3
  7. บีกเกอร์ขนาด 600 cm3
  8. บีกเกอร์ขนาด 250 cm3
  9. นาฬิกาจับเวลา

 

การทดลอง

  1. การทดลองมีทั้งหมด 5 ชุดดังตารางที่ 1

 

ตารางที่ 1 ปริมาตรของสารละลายต่างๆที่ใช้ในการทดลอง

สารละลายชุดที่ ปริมาตร (cm3)
3% H2O2 0.1M KI H2O
1 50 100 150
2 100 100 100
3 150 100 50
4 100 50 150
5 100 150 50

 

  1. ปรับระดับขวดน้ำกลั่นขนาด 250 cm3 ให้อยู่ในตำแหน่งที่พอเหมาะกับกระบอกตวงที่จะรองรับสารละลายที่จะไหลออกจากขวดน้ำกลั่น ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 การจัดชุดอุปกรณ์การทดลอง

 

  1. ตวงน้ำกลั่น 1M KI และ 3%H2O2 อย่างละ 100 cm3 โดยใช้กระบอกตวงขนาด 100 cm3 (สารละลายชุดที่ 1 ในตารางที่ 1) เทสารทั้ง 3 ชนิดลงไปในบีกเกอร์ขนาด 600 cm3 ตามลำดับ คนให้เข้ากันด้วยแท่งแก้ว

ให้เริ่มจับเวลาทันทีหลังจากเทสารผสมกัน พร้อมบันทึกอุณหภูมิของสารละลายที่ผสมกันในบีกเกอร์ จากนั้น รีบบรรจุสารละลายผสมลงในขวดน้ำกลั่นให้ถึงขีดบอกปริมาตร และปิดฝาขวดน้ำกลั่นให้แน่น จัดอุปกรณ์ทดลองดังแสดงในรูปที่ 1 บันทึกปริมาตรที่ไหลออกจากขวดน้ำกลั่นขนาด 250 cm3 ดังนี้

  • ในช่วง 2 นาทีแรก ให้ใช้บีกเกอร์ มารองรับสารละลายที่ไหลออกมาจากขวดน้ำกลั่น
  • ต่อมาใช้กระบอกตวงขนาด 50 cm3 2 อันสลับกัน รองรับสารละลายที่ไหลออกมาบันทึกปริมาตรของสารละลายทุก ๆ 1 นาที จนถึงนาทีที่ 8
  1. ทำการทดลองซ้ำโดยใช้สารละลายชุดที่ 1 และ 4 ในตารางที่ 1 แต่เปลี่ยนไปใช้กระบอกตวงขนาด 25 cm3 2 อันสลับกัน รองรับสารละลายทุกๆ 1 นาที บันทึกปริมาตรสารละลายที่ไหลออกมาจากขวดน้ำกลั่น เมื่อเวลาผ่านไปแล้ว 2 นาที นับตั้งแต่เริ่มจับเวลา จนถึงนาทีที่ 12
  2. ทำการทดลองซ้ำโดยใช้สารละลายชุดที่ 3 และ 5 ในตารางที่ 1 แต่เปลี่ยนไปใช้กระบอกตวงขนาด 50 cm3 2 อันสลับกัน รองรับสารละลายทุกๆนาที บันทึกปริมาตรสารละลายที่ไหลออกจากขวดน้ำกลั่นเมื่อเวลาผ่านไป 2 นาที นับตั้งแต่เริ่มจับเวลาจนถึงนาทีที่ 6