Báo cáo thí nghiệm hóa lí dược: Xác định hằng số tốc độ | Đại Học Y Dược Huế

lOMoAR cPSD| 59062190
Họ và tên: Hoàng Văn Bảo Ngày 08 tháng 05 năm 2025 Nguyễn Hồ Thuý Bình Lê Đoàn Thiên Bình Đặng Thị Mỹ Diêm Mai Xuân Diện Lớp: DUOC23B Nhóm: 05 Tổ: 04 Điểm: Lời phê của giáo viên:
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HÓA LÍ DƯỢC Bài 4:
Xác định hằng số tốc độ của phản ứng bậc nhất
(Phản ứng chuyển hóa đường Saccarose) I. Mục tiêu:
- Xác định được hằng số tốc độ của phản ứng bậc nhất bằng phương pháp đo góc quay cực 
- Xác định được thời gian bán hủy của phản ứng II. Đại cương:
Phản ứng bậc nhất là phản ứng có tốc độ phụ thuộc bậc nhất vào nồng độ chất phản ứng: v = k. C
Phản ứng chuyển hóa đường (còn gọi là phản ứng nghịch đảo đường) xảy ra theo phương trình phản ứng:
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
(Saccarose) (Glucose) (Fructose)
Tốc độ của phản ứng này sẽ tăng lên nếu trong dung dịch có thêm acid (vai trò xúc
tác là của ion H ). Phương trình động học của phản ứng có dạng⁺ : lOMoAR cPSD| 59062190 −dCsdt =kCs
Cs là nồng độ saccarose tại thời điểm t k
là hằng số tốc độ của phản ứng −dCs dt
= v là tốc độ phản ứng tại thời điểm t (Độ giảm nồng độ chất phản ứng trong 1 đơn vị thời gian)
Phân ly biến số và lấy tích phân từ thời điểm ban đầu (t = 0, Cs = Co) tới thời điểm t (t = t; Cs=Ct), ta có: 1 Co k= t ln Ct (4.3) 2.303 Co k= t lg Ct (4.4)
Để theo dõi và xác định hằng số tốc độ của một phản ứng ta phải xác định nồng
độ của chất trong hỗn hợp phản ứng tại những thời điểm khác nhau, thay những giá
trị xác định được vào phương trình động học, tính k tại các thời điểm đó rồi cuối
cùng tính trị trung bình của k. Tuy nhiên, việc xác định nồng độ tức thời này khá khó
vì nồng độ các chất biến đổi liên tục theo thời gian.
Mặc dù vậy, đối với phản ứng bậc nhất, không nhất thiết phải xác định trực tiếp
nồng độ ở những thời điểm đó mà có thể dùng những phương pháp phân tích cung
cấp chỉ tiêu khác đơn giản, nếu xác định được rằng: trong quá trình phản ứng, song
song với biến thiên nồng độ các chất, còn có một đại lượng nào đó (tỷ lệ với nồng
độ) cũng biến thiên theo. lOMoAR cPSD| 59062190
Với phản ứng chuyển hóa đường, lợi dụng sự thay đổi góc quay cực α của dung
dịch. Các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng có năng suất quay mặt phẳng của
ánh sáng phân cực khác nhau: Ta có: sac = 66,56o ; gluc = 52,5o ; fruc = - 91.9o
Vì vậy, trong quá trình phản ứng, góc quay cực của hỗn hợp trong quá trình phản ứng giảm dần.
Nếu người ta gọi 0 là góc quay cực ở thời điểm đầu (t = 0)
t là góc quay cực ở thời điểm t (t = t)
∞ là góc quay cực ở thời điểm vô cùng (t = ∞), tức là ở thời điểm
kết thúc, phản ứng (t = ∞) thì ∞ = 0.
Ta có thể biểu diễn quá trình phản ứng cùng giá trị  của hỗn hợp phản ứng như sau: k = 𝑙𝑛 𝑡 𝑡 − ∞
Một thông số khác rất quan trọng với phản ứng bậc nhất là chu kỳ bán hủy hay thời
gian bán hủy (t0.5) (chu kỳ bán hủy là thời gian để nửa lượng chất ban đầu tham gia phản ứng) Co Khi t = t0.5 thì Ct = 2 2.303 0.693 t0.5 = k lg2= k
III. Tiến hành thí nghiệm:
2.1 Sử dụng phân cực kế:
- Tráng và cho nước cất vào ống phân cực kế, đậy nút và vặn nắp sao cho không có
hoặc chỉ có bọt khí nhỏ trong ống,
- Lau khô bên ngoài ống rồi đặt vào máy, cho nằm vào giữa khoảng đo. Không để
chạm vào đầu hay cuối khoang
- Chỉnh cho số chỉ trên máy là 0,0 (nước cất có góc quay cực bằng 0)
2.2 Xác định thi trường:
- Quan sát để nhận biết dấu hiệu Thị trường đồng đều và nhớ dạng đồng đều đó. Để
làm tốt điều này cần phải chỉnh thị kính cho hợp với mắt người đo, sao cho có thể
nhìn thấy được những chi tiết nhỏ nhất trên thị trường ( đường biên của thị
trường, những hạt bụi, sợi bông còn dính trên kính đo) lOMoAR cPSD| 59062190
- Quay thang đo đi một góc nào đó. Không nhìn vào thang máy mà chỉ vừa quan sát
thị trường, vừa chỉnh thang đo sao cho lặp lại được một thị trường đồng đều như đã quan sát lúc trước.
- Đọc số đo trên thang. Nếu số đọc được của 5 lần liên tiếp lệch nhau không quá 0.1o
thì coi như đã biết cách đo và có thể tiến hành thực tập phần tiếp. Nếu chưa đạt phải tập lại.
2.3 Thực hiên ṿ à theo dõi phản ứng:
- Tráng ống và sau đó làm đầy ống đo bằng dung dịch saccarose. Đo góc quay cực.
Trị số đo được này chi đôi sẽ cho ta 0 (chia 2 vì nồng đô c ̣ ủa những thí nghiêm
sau đã bị pha loãng thành 2 lần)
- Đổ dung dịch saccarose trở lại bình chứa. Chuẩn bị sẵn sàng cho việc tiến hành
theo dõi phản ứng. Từ khâu này phải làm nhanh nhưng phải gọn gàng, đảm bảo chính xác.
- Dùng ống đong, lấy 30 ml dung dịch saccarose, cho vào bình nón 100ml.
- Dùng ống đong thứ 2, lấy 30 ml dung dịch HCl 4M
- Rót nhanh 30 ml HCl 4 M từ ống đong vào bình nón đã có saccarose, đậy nút, lắc
2-3 vòng cho trộn đều, bấm thì kế, lấy đó là thời điểm đầu (t = 0) rồi rót vào ống
đo, đặt vào máy, theo dõi sự thay đổi của trị số .
- Đo  ở các phút thứ 3, thứ 6, 10, 15, 25, 40, 60 (có thể tùy chọn những thời điểm khác hợp lý)
- Đem hỗn hợp còn lại trong bình nón, đậy nút có lắp một ống thủy tinh nhỏ ngưng
hơi ít để tránh bay hơi. Đun cách thủy ở nhiệt độ 600
- 700oC trong khoảng 30 phút để kết thúc nhanh phản ứng.
- Làm nguội đến nhiệt độ phòng. Đo  của hỗn hợp đã đun, coi đó là ∞ 3. Báo cáo kết quả:
- Nhiệt độ phòng thí nghiệm: 30oC Thời gian 2.303/t α αt-α∞ k (phút) 0 ∞ 2,85 12,1 0,0000 3 0,7677 2,5 11,75 0,0098 6 0,3838 2,15 11,4 0,0099 10 0,2303 1,05 10,3 0,0161 lOMoAR cPSD| 59062190 15 0,1535 -1,30 7,95 0,0280 25 0,0921 -4,35 4,9 0,0362 40 0,0576 -7,25 2 0,0405 60 0,0384 -7,55 1,7 0,0400 T=∞ 0,0000 -9,25 0,0000 0,0000 Giá trị trung bình k= =0,0264 2,303 0,693 0,693
Thời gian bán hủy t0.5 = k lg2= k ̅ =0,0264 =26,25 (phút) 0,105 0,1054
Thời gian để phân hủy 1/10 t0.1= k ̅ =0,0264 =3,9924(phút)
Nhận xét và biện luận:
Ta thấy trong quá trình phản ứng, song song với biến thiên nồng độ các chất, còn có
một đại lượng nào đó (tỷ lệ với nồng độ) cũng biến thiên theo.
Các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng có năng suất quay mặt phẳng của ánh
sáng phân cực khác nhau, vì vậy trong quá trình phản ứng, góc quay cực của hỗn
hợp trong quá trình phản ứng giảm dần. Kết quả thực nghiệm thu được đúng với lí
thuyết, giá trị trị α đo được giảm dần về giá trị âm.
Tuy nhiên, giá trị α theo lí thuyết phải giảm đến khoảng giá trị -19,7 nhưng thực tế
khi đo chỉ thu được α ở -9,25 có thể là do sai số trong quá trình đo vì những lí do sau:
- Thao tác sử dụng máy chưa chuẩn, còn nhiều thiếu sót, xác định thị trường chưa thành thạo
- Sai số của máy, độ chính xác của máy không cao, khó căn chỉnh thị trường
- Do dụng cụ chưa sạch, trong quá trình làm còn bọt khí phải thao tác lại nhiều lần lOMoAR cPSD| 59062190
- Thay đổi điều kiện phản ứng theo thời gian (ví dụ: nhiệt độ không ổn định,
bay hơi dung môi, nồng độ acid thay đổi) - Phản ứng phụ xảy ra
- K khuếch tán, khuấy không đều. IV. Câu hỏi lượng giá:
1. Tốc độ và hằng số tốc độ: •
Tốc độ phản ứng là đại lượng cho biết sự thay đổi nồng độ của chất phản ứng
hoặc sản phẩm theo thời gian. v=d[A] dt
(đối với chất bị tiêu thụ) hoặc v =d[P] dt
(đối với chất được tạo thành) •
Hằng số tốc độ (k) là một đại lượng đặc trưng cho từng phản ứng ở một nhiệt
độ xác định, không phụ thuộc vào nồng độ chất phản ứng, chỉ phụ thuộc vào
bản chất phản ứng và điều kiện như nhiệt độ, chất xúc tác, dung môi,... Với phản ứng bậc 1: v=k[A]
2. Hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Hằng số tốc độ phụ thuộc vào: •
Nhiệt độ (tăng nhiệt độ → tăng k theo phương trình Arrhenius) •
Chất xúc tác (làm giảm năng lượng hoạt hóa → tăng k) •
Dung môi (có thể ảnh hưởng đến trạng thái chuyển tiếp) •
Bản chất của chất phản ứng lOMoAR cPSD| 59062190
=> Không phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của chất phản ứng.
3. Vai trò của acid HCl là gì trong phản ứng? Có thể thay bằng chất khác được
không? Tăng giảm nồng độ acid thì sao? •
Vai trò của HCl: thường là xúc tác acid giúp phản ứng xảy ra nhanh hơn bằng cách:
- Tăng tính phân cực liên kết
- Cung cấp ion H để hoạt hóa chất phản ứng⁺ •
Có thể thay bằng chất khác không?
- Có thể thay bằng acid mạnh khác như H SO , HNO tùy vào phản ₂ ₄ ₃ ứng cụ thể.
- Tuy nhiên, phải chọn acid không tham gia phản ứng phụ. •
Tăng giảm nồng độ HCl:
- Tăng nồng độ HCl → tăng tốc độ phản ứng (do tăng ion H )⁺
- Giảm nồng độ HCl → phản ứng chậm hơn
- Nhưng nếu quá nhiều HCl → có thể gây phản ứng phụ hoặc ăn mòn thiết bị.
4. Trong các giá trị α đã xác định, giá trị nào khó xác định nhất, giá trị nào
kém chính xác nhất? Vì sao? Có cách nào xác định chính xác hơn không? •
α (độ phân hủy, độ chuyển hóa): xác định dựa trên sự thay đổi nồng độ hay
tính chất vật lý (quang học, pH...).  Giá trị α khó xác định nhất:
- α gần 0 (phản ứng mới bắt đầu): sự thay đổi còn nhỏ, khó đo chính xác
- α gần 1 (phản ứng gần kết thúc): tốc độ phản ứng rất chậm, dữ liệu dễ nhiễu •
Kém chính xác nhất: thường là ở đầu và cuối quá trình phản ứng  Cách
cải thiện độ chính xác:
- Dùng thiết bị đo chính xác cao (UV-Vis, đo dẫn điện...) - Đo nhiều lần để lấy trung bình
- Giữ điều kiện phản ứng ổn định (nhiệt độ, khuấy đều...) lOMoAR cPSD| 59062190
5. Tại sao các giá trị k xác định được lại có xu hướng giảm (hay tăng) dần?
Nguyên nhân nào dẫn đến điều này? Biện pháp khắc phục? •
Nguyên nhân xu hướng tăng/giảm của k:
- Sai số do đo lường α không đều
- Thay đổi điều kiện phản ứng theo thời gian (ví dụ: nhiệt độ không ổn
định, bay hơi dung môi, nồng độ acid thay đổi)
- Phản ứng phụ xảy ra - K khuếch tán, khuấy không đều • Biện pháp khắc phục:
- Duy trì nhiệt độ ổn định bằng cách dùng bể ổn nhiệt - Khuấy đều liên tục
- Chuẩn bị thuốc thử đồng đều, đúng quy cách
- Loại trừ ảnh hưởng của phản ứng phụ (nếu có)