การทดลองที่ 9 การศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาสำหรับการวิเคราะห์ระดับแอลกอฮอล์ จากลมหายใจ (A Kinetic Study of “Breathalyzer” Reaction )

rate constant ,k ) ของปฏิกิริยา วัตถุประสงค์ 1. หาอันดับของปฏิกิริยาระหว่าง เอทานอลกับโพแทสเซียมไดโครเมต ในกรดโดยวิธีอัตราอินทิเกรต 2. หาค่าคงที่อัตราจำเพาะ ( specific rate constant ,k ) ของปฏิกิริยา

aA + bB cC + dD k = ค่าคงที่อัตราจำเพาะของปฏิกิริยา R = k[A]m[B]n k = ค่าคงที่อัตราจำเพาะของปฏิกิริยา ซึ่งมีค่าคงที่ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ m, n = อันดับของปฏิกิริยาเมื่อเทียบกับ [A] และ [B] ตามลำดับ

ส้ม เขียว อัตราการเกิดปฏิกิริยา = -d[Cr2O72-] dt 3CH3CH2OH + Cr2O72- + 8H+ 3CH3CHO + 2 Cr3+ + 7 H2O ส้ม เขียว อัตราการเกิดปฏิกิริยา = -d[Cr2O72-] dt = k [Cr2O72-] x [C2H5OH] y [H+] z [C2H5OH] และ [H+] สูงกว่า [Cr2O72-] มาก R = k [Cr2O72-] x

สมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นสารตั้งต้นกับเวลา อันดับปฏิกิริยา สมการความสัมพันธ์ c = -kt + a กราฟ c กับ t เป็นเส้นตรง 1 ln c = -kt + ln a กราฟ ln c กับ t เป็นเส้นตรง 2 1 = kt + 1 c a กราฟ 1/c กับ t เป็นเส้นตรง

ความเข้มข้นที่เวลาใดๆ จากความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้น(mol/L)ของสารกับ ค่าการดูดกลืนแสง (absoorbance) ของสารละลาย ความเข้มข้นเริ่มต้น Ao = al ค่าการดูดกลืนแสงที่เวลาเริ่มต้น At = (c)l ค่าการดูดกลืนแสงที่เวลาใดๆ ความเข้มข้นที่เวลาใดๆ

จะสามารถวัดค่าการดูดกลืนแสงที่เปลี่ยนไปที่เวลาต่างๆได้ ในกรณีที่เลือกแสงความยาวคลื่นที่ max จะสามารถวัดค่าการดูดกลืนแสงที่เปลี่ยนไปที่เวลาต่างๆได้ Monochromator Detector Light source Sample cell Meter (1) (2) (3) (4) (5) I0 I รูปที่ 1. ส่วนประกอบต่างๆ ของสเปกโตรโฟโตมิเตอร์

สมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง absorbanceของสารตั้งต้นกับเวลา อันดับของปฏิกิริยา สมการความสัมพันธ์ (At)= (A0) – k(l)t กราฟ ระหว่าง(At) กับ t ได้เส้นตรง 1 ln(At) = ln(A0) - kt กราฟ ระหว่าง ln(At) กับ t ได้เส้นตรง 2 1/(At) = (k/l)t + 1/A0) กราฟ ระหว่าง1/(At) กับ t ได้เส้นตรง

อุปกรณ์ spectrophotometer Sample holder Wavelength selector switch

วิธีทดลอง บรรจุน้ำกลั่นใน cuvette ที่สะอาดและเช็ดให้แห้ง ใส่ใน sample holder

2. เลือกความยาวคลื่นของเครื่อง spectronic ไปที่ 440 nm

ปรับค่าการดูดกลืนแสงของเครื่องที่ความยาวคลื่น 440 nm ให้เป็นศูนย์

4. ไขสารละลาย 1.K2Cr2O7 0.010 M 5 mL ใส่ในขวดรูปกรวยขนาด 125 mL 2. H2SO4 4.0 M 25 mL + เขย่า

5.เทสารละลายในข้อ 4 ลงใน cuvette แห้ง เช็ดด้านนอกให้แห้ง นำไปวัดค่าการดูดกลืนแสง ที่ความยาวคลื่น 440 nm บันทึกเป็นค่าการดูด กลืนแสงที่เวลาเริ่มต้น Ao

6. เทสารละลายใน cuvette กลับคืนลงในขวดรูปกรวยเดิม ใส่ C2H5OH 95% 0.10 mL ด้วยกระบอกฉีดยา จับเวลาตั้งแต่เติมเอทานอล เขย่าสารละลายให้รวมเป็นเนื้อเดียวกัน

8. เทสารละลายจากขวดรูปกรวยลงใน cuvette วัดค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 440 nm เป็น At ทุกๆ 30 วินาที เป็นเวลา 5 นาที 9. เทสารละลายในภาชนะที่จัดไว้ให้ทิ้ง waste

จากค่า A0 , At เขียนกราฟระหว่าง 1. At กับ t 2. ln (At) กับ t 3. 1/(At) กับ t สรุปอันดับของปฏิกิริยาจากกราฟเส้นตรงที่ได้ คำนวณหาค่า k จากslope ของกราฟเส้นตรง