Question

كيف يتم تعيين مدى تغير ثابت السرعة مع تركيز العامل المساعد بطريقة الاستقطاب؟

تجربة تعيين مدى تغير ثابت السرعة مع تركيز العامل المساعد بطريقة الاستقطاب؟

Answer 1

تعيين مدى تغير ثابت السرعة مع تركيز العامل المساعد بطريقة الاستقطاب

نظرية التجربة

- يتواجد الجلوكوز بشكلين مختلفين بفاعليتهما البصريتين وهما جلوكوز α وجلوكوز β 

- ونجد أن للجلوكوز α دوران نوعي:

- أما للجلوكوز β دوران نوعي:

- ولتحديد قيمة الدوران النوعي لمحلول أي من هذين الشكلين نجدهما متغيرة ثم تصل بالنهاية إلى قيمة مستقرة مقدارها  وذلك لوجود خليط متزن من شكلي α و β.

- وتعرف قوة الدوران البصرية هذه بتحول الدوران (Mutarotation) وهو تحول تلقائي في الدوران النسبي لمستوى الاستقطاب 

- ويحفز تحول الدوران بكل من الحامض والقاعدة ، ويكون التغير أحادي الدرجة بوجود أي من هذين العاملين المساعدين ، وحيث إن التفاعل عكسي فإن ثابت معدل التفاعل المقاس k يمثل مجموع ثابتي معدل التفاعل المتقدم والعكسي k₁ و k₂ على التوالي.

- بافتراض التركيز البدائي للشكل α ، فهو a مول بالليتر وبعد زمن مقداره t وأصبح تركيز الشكل β هو x مول بالليتر، عندها:

- ويعطي معدل التفاعل المنظور بما يلي: 

 وإذا كانت قيمة x عند الاتزان xe ، عندها:

ويعطي التعويض بالمعادلة (3):

وبوضع (k₁ + k_-1) = k وإجراء التكامل.

وبتطبيق ظروف x = 0 , t= 0 تعطي  C=lnx_e ، وبالتعويض بالمعادلة (5) يعطى:

أو:

- إذا كانت ∞ زاوية الدوران البدائية ، _∞α زاوية الدوران النهائية و α_t زاوية الدوران عند الزمن ، لذا تتناسب x_e  مع (_∞α_{0 -} α) و ( x_e - x ) تتناسب مع (_∞α_{t -} α) ويعطي تعويض هذه القيم بالمعادلة (6) ما يلي :

أو

- لذا يكون ناتج رسم (_∞α_{t -} α) log مقابل خطا میله 2.303 / k - .

يعطي ثابت السرعة بالمحاليل الحامضية بما يلي :

 حيث ⁺k_H ثابت تحفيز أيون الهيدروجين ، ^-K_OH ثابت تحفيز أيون الهيدروكسيد ، +C_H أيونات الهيدروجين ، ^-C_OH تركيز أيونات الهيدروكسيد و K_H2O ثابت تحفيز الماء.

- وفي حالة التحفيز بالحمض تهمل الحدود الحاوية على أيونات الهيدروكسيل ويعطي عندها رسم ثابت السرعة k مقابل ⁺C_H خطاً ميله ⁺k_H و تقاطعه بالمحاور K_H2O .

الأدوات والكيماويات اللازمة للتجربة

• جهاز استقطاب Bellingham - Stanley نوع B - S 
• مصباح من الصوديوم
• ثرموستات مثبت عند درجة الحرارة ^o25م
•  مضخة 
• حافظة مائية لأنبوبة جهاز الاستقطاب
•  0.2N , 0.1N , 0.05N حامض الهيدروكلوريك

خطوات العمل 

- يوضع 90 مل و 20 مل من 0.2N حمض الهيدروكلوريك بقارورتين مخروطتين منفصلتين.

- توضع القارورتان بالثرموستات حتى حدوث الاتزان الحراري، عندها يذاب 10 جم جلوكوز بالماء ويضاف إليه 10 مل من الحمض.

- يهز المحلول ثم يؤخذ منه جزء إلى أنبوبة مقياس الاستقطاب.

- تقاس زاوية الدوران بالسرعة الممكنة وتعاد القياسات مرة كل دقيقة لمدة 30 دقيقة، يحتفظ بجزء من المحلول لمدة 24 ساعة بالثرموستات وتجري عليه القراءة الأخيرة.

- ثم تعاد التجربة مع كل من 0.1N و 0.05N حمض الهيدروكلوريك.

- ويرسم (_∞α_{t -} α) log مقابل t ويحسب ثابت السرعة k.

- ترسم قيم k مقابل ⁺C_H وتستحصل قيم ⁺K_H و K_H2O.