GIAO TRINH THUC TAP HOA LY dược

BÀI 1 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG BẬC NHẤT Phản ứng chuyển hóa đường Saccharosev= - = k Tại thời điểm ban đầu t=0.. Trong đó: Co là nồng độ ban đầu của chất phản ứng Ct là nồng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

KHOA DƯỢC

THỰC HÀNH -HÓA LÝ DƯỢC

Năm học, 2017-2018

BÀI 1 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG BẬC NHẤT (Phản ứng chuyển hóa đường Saccharose)

v= - = k

Tại thời điểm ban đầu t=0 Nồng độ ban đầu của A là =a

Tại thời điểm t Nồng độ còn lại của A là

trong đó x là lượng biến hóa ( lượng chất đã phản ứng)

Trong đó: Co là nồng độ ban đầu của chất phản ứng

Ct là nồng độ còn lại của chất phản ứng tại thời điểm t

Hoặc k =

Thời gian bán hủy của phản ứng là thời gian để một nửa lượng chất ban đầu tham gia

phản ứng Khi đó: x= hoặc = thay vào phương trình (3-1) hoặc (3-2) ta được:

k =

2.2 Phản ứng chuyển hóa đường saccharose

Phản ứng chuyển hóa đường (còn gọi là phản ứng nghịch đảo đường) xảy ra theophương trình phản ứng:

C12H22O11+H2O  C6H12O6 + C6H12O6

( Saccharose) (Glucose) (Fructose)

Tốc độ phản ứng này sẽ tăng lên nếu trong dung dịch có thêm acid ( Vai trò xúc tác làcủa ion H+ Phương trình tốc độ của phản ứng có dạng:

v=k

thủy phân nói trên, nước là dung môi do đó lượng tham gia phản ứng không đáng kể vì vậy

Tốc độ phản ứng chỉ còn phụ thuộc bậc nhất vào nồng độ của đường và trở thành phảnứng bậc 1:

Để theo dõi và xác định hằng số tốc độ của một phản ứng ta phải xác định nồng độcủa chất trong hỗn hợp phản ứng tại những thời điểm khác nhau, thay những giá trị xác địnhđược vào phương trình động học, tính k tại các thời điểm đó rồi cuối cùng tính trị trung bìnhcủa k Tất nhiên việc xác định nồng độ tức thời này khá khó vì nồng độ các chất biến đổi liêntục theo thời gian

Mặc dầu vậy đối với phản ứng bậc nhất ta không nhất thiết phải xác định trực tiếpnồng độ ở những thời điểm đó mà có thể dùng những phương pháp phân tích dụng cụ thíchhợp để theo dõi, nếu ta xác định được rằng trong quá trình phản ứng song song với biến thiênnồng độ các chất, còn có một đại lượng nào đó ( tỷ lệ với nồng độ) cũng biến thiên theo

Với phản ứng chuyển hóa đường ta lợi dụng sự thay đổi góc quay cực 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 =66,560, =52,50, =-91,90 vì vậy trong quá trình phản

ứng góc quay cực của hỗn hợp phản ứng giảm dần

Quay trở lại phản ứng thủy phân đường saccarose, nếu ký hiệu các chất phản ứng :

quay cực của các chất saccarose, glucose và fructose lần lượt là và ( nước không

làm quay mặt phẳng phân cực nên góc quay cực bằng 0) Ta có góc quay cực của hệ phảnứng tại thời điểm t:

= +

ks +kG + kF

Tại thời điểm ban đầu t=0 do x=0 nên = ks.a

Tại thời điểm vô cùng t= , khi phản ứng xảy ra hoàn toàn:

a-x=0 <=> x=a nên: kG.a + kF.a

Ta có :

kS.a- kG.a- kF.a= (kS- kG- kF).a (I)

- = kS.(a-x)+ kG.x + kF.x- kG.a- kF.a = (kS- kG- kF).(a-x) (II)

Chia từng vế của (I) cho (II) ta có:

=

Thay vào công thức tính hằng số tốc độ của phản ứng bậc nhất: k= ta có công

thức tính giá trị hằng số tốc độ của phản ứng chuyển hóa đường theo giá trị góc quay cực

là:

k= hoặc k=

III Dụng cụ & hóa chất

1 Dụng cụ cho 1 nhóm SV

- Phân cực nhiệt kế: 1 chiếc

- Bể điều nhiệt: 1 chiếc

- Quan sát để nhận biết dấu hiệu thị trường đồng đều và nhớ dạng đồng đều đó Đểlàm tốt điều này cần phải chỉnh thị kính chỉ hợp với mắt người đo sao cho có thể nhìn thấyđược những chi tiết nhỏ nhất trên thị trường.

- Quay thang đo đi 1 góc nào đó Không nhìn vào thang máy mà chỉ vừa quan sát thịtrường vừa chỉnh thang đo sao cho lặp lại được một thị trường đồng đều như đã quan sát lúctrước

- Đọc số đo trên thang Nếu số đọc của 5 lần liên tiếp lệch nhau không quá 0,10 thì coinhư đã biết cách đo có thể tiến hành thực tập phần tiếp Nếu chưa đạt phải tập lại

2 Thực hiện và theo dõi phản ứng

- Tráng ống và sau đó làm đầy ống đo bằng dung dịch saccarose Đo góc quay cực Trị

số đo này chia đôi sẽ cho ta

- Đổ dung dịch saccarose trở lại bình chứa Chuẩn bị sẵn sàng cho việc tiến hành theodõi phản ứng Từ khâu này phải làm nhanh nhưng phải gọn gàng, đảm bảo chính xác

- Dùng ống đong lấy 30ml dung dịch saccarose, cho vào bình nón 100ml

- Dùng ống đong thứ 2 lấy 30ml dung dịch HCl 4N

- Rót nhanh 30ml HCl 4 N từ ống đong vào bình nón đã có saccarose đậy nút, lắc 2-3vòng cho trộn đều, bấm thì kế, lấy đó là thời điểm đầu(t=0) rồi rót vào ống đo, lau khô ống

bằng khăn sạch rồi đặt vào máy, theo dõi sự thay đổi của trị số

- Đo ở các phút thứ 3,5,7,9,11,14,17,20,25,30,35 ( 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 ngưnghơi nhỏ để tránh bay hơi Đun cách thủy ở nhiệt độ 550-600C trong khoảng 30 phút để kếtthúc nhanh phản ứng

- Làm nguội đến nhiệt độ phòng Đo của hỗn hợp, coi đó là

V Câu hỏi và bài tập

1 Thế nào là phản ứng bậc 1?

2 Viết công thức tính hằng số tốc độ và thời gian bán hủy của phương trình phản ứng bậc 1

3 Trong bài thí nghiêm thì những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc xác định các giá trị αo, α1

và α ? Cách khắc phục các ảnh hưởng đó như thế nào?

Bài đọc thêm: XÚC TÁC ĐỒNG THỂ - PHẢN ỨNG PHÂN HỦY H2O21.1 Mục đích

Xác định hằng số tốc độ, chu kỳ bán hủy và năng lượng hoạt hóa của phản ứng phânhủy H2O2 với xúc tác là ion Cu2+

Để theo dõi tốc độ phản ứng nói chung, người ta có thể theo dõi sự biến thiên nồng độcác chất tham gia phản ứng hay chất tạo thành sau phản ứng đều được

Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy H2O2 được tính theo lượng oxi giải phóng theo thờigian được biểu thị bằng phương trình:

2,303

lg

t

V k





Trong đó:

V∞ là lượng oxi giải phóng ra khi H2O2 phân hủy hoàn toàn (tương ứng nồng độ Co

ban đầu của H2O2)

Vt là lượng oxi giải phóng khi H2O2 phân hủy tương ứng với thời gian t(tương ứng vớinồng độ Cx).

- Lấy 20ml dung dịch H2O2 0,2% cho vào một bình nón và lấy 10ml dung dịch CuSO4

0,5N cho vào một bình nón khác Đặt cả hai bình này vào máy điều nhiệt ở (25oC – 35oC)hoặc ở nhiệt độ phòng trong 20 – 30 phút Sau đó trộn chung hai dung dịch H2O2 0,2% vàCuSO4 0,5N lại với nhau và để trở lại bình điều nhiệt Khi trộn chung 2 bình với nhau thì tabấm đồng hồ bấm giây để tính thời gian bắt đầu phản ứng (to)

- Lấy 2 ml hỗn hợp phản ứng (mẫu 1) cho vào một bình nón khác đã chứa sẵn 2 ml dung dịch H2SO4 10% rồi chuẩn độ bằng KMnO4 0,01N đến màu hồng nhạt, thì ghi thời gian,

đó là thời gian kết thúc phản ứng của mẫu 1 (t1) Ghi lại thể tích KMnO4 0,01N đã dùng Sau khi chuẩn độ xong mẫu 1, lại lấy tiếp 2ml hỗn hợp phản ứng (mẫu 2) đem chuẩn độ bằng KMnO4 0,01N, ghi lại thời gian (t2) và thể tích KMnO4 0,01N đã dùng Tiếp tục như thế đến khi chuẩn độ được 7-8 mẫu

- Định lượng H2O2 ban đầu bằng KMnO4 0,01N: cho vào 3 bình nón (trong bình nón

đã chứa sẵn 2ml H2SO4 10%), 2ml H2O2 và chuẩn độ bằng dung dịch KMnO4 0,01N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt, ghi lại kết quả thí nghiệm theo mẫu sau:

Thời gian tính từ lúc bắt

đầu phản ứng

Co

t1

t2

t3

Co: lượng H2O2 ban đầu – tương ứng với số ml KMnO4 0,01N đã dùng để chuẩn độ

H2O2 ban đầu

Cx: là lượng H2O2 còn lại sau thời gian t – tương ứng với số ml KMnO4 0,01N đã dùng tại mỗi thời điểm t

* Thí nghiệm xác định k T2 ( cách làm tương tự như k T1 ).

1.3.3 Tính toán kết quả thí nghiệm

Tính hằng số tốc độ phản ứng tại mỗi thời điểm t và lấy giá trị trung bình, đó là hằng

số tốc độ ở kT1 và kT2, năng lượng hoạt hóa của phản ứng E, chu kì bán hủy ở mỗi nhiệt độ thí nghiệm

1.4 Câu hỏi kiểm tra

1 Ý nghĩa của hằng số tốc độ phản ứng

2 Đặc điểm phản ứng xúc tác đồng thể

BÀI 2 XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ TỐC ĐỘ CỦA PHẢN ỨNG BẬC 2

( Phản ứng xà phòng hóa Ethyl acetate)

Tại thời điểm t = 0: a b

Tại thời điểm t: a-x b-x

Trong đó a, b lần lượt là nồng độ ban đầu của A và B, còn x là lượng chất đã phản ứng

đi sau khoảng thời gian t

Phương trình động học của phản ứng có dạng:

    k  A B

dt

B d dt

A d

x a d

b x a

Sau khi biến đổi hai vế tích phân trên ta được: (xem lại giáo trình lý thuyết)

) ( ln

1

x b a

x a b b a

) ( lg ) (

303 , 2

x b a

x a b b a t

Với phản ứng xà phòng hóa Ethyl Acetate

CH3COOC2H5 + NaOH => CH3COONa + C2H5OHVai trò của hai chất là tương đương nhau Ta có thể coi chất nào là A đều được Tuynhiên trong bài này do điều kiện tiến hành phản ứng ta thấy lượng NaOH nhiều hơn Ethylacetate Vì vậy ta coi NaOH là chất A còn Ethyl acetate là chất B

Trong quá trình thí nghiệm việc theo dõi phản ứng và xác định nồng độ NaOH còn lạitại thời điểm t được thực hiện bằng chuẩn độ gián tiếp: trung hòa NaOH còn lại bằng dungdịch HCl 0,05N sau đó chuẩn độ HCl dư bằng NaOH 0,05N

Giá trị nồng độ ban đầu của NaOH và CH3COOC2H5 sẽ được tính dựa vào lượng HCl0,05N đã dùng ở thời điểm đầu và cuối của phản ứng (t=0 và t=)

Công thức tính hằng số của tốc độ phản ứng xà phòng hóa giữa NaOH và CH3COOC2H5

)(

ln

1

/ 0

/ 0

0

0 0

NaOH AcEt

u p NaOH NaOH

NaOH

AcEt AcEt

C C

x C

C C

C t

Pipet chính xác 10ml: 2 chiếc

Pipet chia vạch 1 ml: 1 chiếc

Pipet pasteur: 3 chiếc

IV Tiến hành thí nghiệm

1 Kiểm tra nồng độ ban đầu :dung dịch NaOH C0

NaOH

Lấy chính xác 10ml dung dịch HCl 0,05N cho vào bình nón đã tráng sạch bằng nướccất, chỉ thị là 2 giọt phenolphtalein 1%

- Cho dung dịch NaOH lên buret, điều chỉnh loại bọt khí và đưa về vạch số 0 Chuẩn

độ dung dịch HCl trong bình nón cho đến khi màu hồng nhạt xuất hiện và bền vững trongkhoảng 30 giây ghi lấy giá trị thể tích NaOH trên buret a (ml), làm 2 lần lấy gía trị trungbình

2 Xác định nồng độ của NaOH đã phản ứng tại các thời điểm C p / u

NaOH

+ Chuẩn bị 5 bình nón 100ml, cho vào mỗi bình chính xác 10ml HCl 0,05N, thêm 2 giọt phenolphtalein chuẩn bị cho phần tiến hành phản ứng

- Lấy 1 bình nón dung tích 250 ml có nút mài kín Dùng ống đong lấy 100 ml NaOH (vừa mới kiểm tra nằng độ ở trên) cho vào bình này sau đó chuẩn bị làm nhanh và chính xác các công việc sau:

a/Pha hỗn hợp phản ứng.

- Dùng pipet lấy 0,30 ml Ethyl acetate nguyên chất cho vào bình nón 250 ml trên Bấm đồng hồ ngay để tính thời gian phản ứng bắt đầu

- Đậy nắp bình và lắc đều hỗn hợp phản ứng

b/ Xác định lượng NaOH đã phản ứng tại thời điểm t

Tại các phút thứ 3, thứ 6, thứ 9, thứ 12, thứ 15 tính từ khi bấm đồng hồ, lấy chính xác 10ml hỗn hợp phản ứng cho vào bình nón có sẵn 10ml HC1 0,05N chuẩn bị sẵn Lắc đều và chuẩn độ ngay lượng acid thừa trong bình đó bằng NaOH từ trên buret Ghi số trên buret là x

(ml) Kết quả ghi lại vào bảng sau:

Thời gian tính từ lúc bắt

đầu phản ứng

Co NaOH

25 35o o

k



t1

t2

t3

Chú ý cách tiến hành:

Trước khi lấy hỗn hợp phải lắc kỹ bình nón 250ml

Để tiến hành kịp thời gian tại 3 phút thì khoảng 2'00" hút chính xác 10ml hỗn hợp phản ứng

từ bình nón 250ml ra nhưng chưa cho vào bình nón đựng 10ml HCl, đợi cho đến khi kimđồng hồ chỉ đúng 2’55” thì mới bắt đầu thả vào

Tại các phút 6,9,12 và 15 phút cũng làm tương tự, thời gian hút ra 10ml dung dịch cóthể tiến hành sớm nhưng thời điểm thả vào bình có chứa 10ml HCl phải thật chính xác và đềunhau: 5’55"; 8’55"

3 Xác định nồng độ ban đầu của CH3COO C2H5 0

AcEt

C

Đem hỗn hợp phản ứng còn lại trong bình nón 250ml đun cách thuỷ ở 60°C - trong 30

phút để thuỷ phân Ethyl Acetate Làm nguội về nhiệt độ phòng, hút chính xác 10ml hỗn hợp cho

vào bình nón có sẵn 10ml HC1 0,05N và 2 giọt chỉ thị phenolphtalein Sau đó chuẩn độ lạilượng acid thừa trong bình bằng dung dịch NaOH trên buret Ghi lại giá trị thể tích NaOHtrên buret là x (ml) Từ đây tính được giá trị nồng độ ban đầu của Acetate Ethyl

Chú ý: Các phép chuẩn độ phải làm nhanh (trong vòng 1 phút) và chính xác Mỗi lầnchuẩn độ đều phải cho NaOH lên buret và điều chỉnh về vạch số 0

VI Câu hỏi & bài tập

1 Tại sao trong bài sử dụng phương pháp chuẩn độ thừa trừ.

2 Phân biệt phản ứng bậc 1, bậc 2

3 Nêu và giải thích công thức tính hằng số tốc độ phản ứng bậc 2

Quá trình hấp phụ lúc đầu xảy ra nhanh sau đó chậm dần và rồi đạt cân bằng với quátrình hấp phụ.

Ở nhiệt độ hằng định, sự hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ chất tan trong dung dịch Khiquá trình hấp phụ đạt cân bằng giữa lượng chất bị hấp phụ và nồng độ chất tan ở cân bằng cóquan hệ nêu trong phương trình Freundlich:

- x là lượng chất tan bị hấp phụ (acid acetic) bởi m gam chất hấp thụ (than) Đơn vị:

- C là nồng độ chất tan khi quá trình hấp phụ đạt cân bằng

a và n là những hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào bản chất của chất hấp phụ và chất bịhấp phụ

Để dễ khảo sát ta tuyến tính hóa phương trình bằng cách lấy log 2 vế:

Quan hệ giữa logx/m và logC như trình bày trên hình 2.1

Hệ số n được xác định dựa vào độ dốc của đường biểu diễn ( lg - lgC)

Hệ số a được xác định dựa vào giao điểm của đường biểu diễn và trục lg

III Dụng cụ & hóa chất

1 Dụng cụ: cho 1 nhóm SV

2 Hóa chất

-0,8 -1,0

-1,2 lgC

Mỗi lần chuẩn hút 5ml dịch lọc và cho thêm 3 giọt phenolphtalein, chuẩn độ bằng dungdịch NaOH 0,1N đến khi xuất hiện màu hồng Kết quả thí nghiệm được ghi vào bảng sau:

123

V NaOH

V Kết quả thí nghiệm

- Tính lượng acid bị hấp phụ bởi 1 gam than (x/m) lập bảng báo cáo theo mẫu

- Tính hệ số a và n dựa vào các đồ thị và ghi vào phía dưới đồ thị Chú ý rằng khi tính

n phải sử dụng tam giác có cạnh lớn nhất có thể được để tránh sai số

VI Câu hỏi và bài tập:

BÀI 4

ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY.

CHUẨN ĐỘ ĐO THẾI- Mục tiêu học tập

- Khảo sát sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch điện ly vào nồng độ Xác định được

độ phân ly và hằng số điện ly Ki của chất điện ly yếu

- Biết cách xách định điểm tương đương trong chuẩn độ điện thế thông qua đườngcong chuẩn độ

II, Lý thuyết cần có trước.

1 Độ dẫn điện của dung dịch điện ly(xem trong giáo trình lý thuyết)

- Độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng: khái niêm, biểu thức và các yếu tố ảnhhưởng

- Độ dẫn điện độc lập ion

- Nguyên tắc xác định độ điện ly và hằng số điện ly Ki của chất điện ly yếu thông

qua phép đo độ dẫn điện

2 Chuẩn độ đo thế.

Nghiên cứu phản ứng: MnO4- + 5Fe2+ + 8H- Mn 2+ + 5Fe3+ + 4H2O

Nguyên tắc phép chuẩn độ.

- Chọn điện cực chỉ thị: là điện cực có thể phụ thuộc vào nồng độ chất nghiên cứu.Trong phép chuẩn độ trên, trước điểm tương đương trong hệ phản ứng có cặp oxy hóa khử

Fe3+/Fe2+ , sau điểm tương đương là cặp MnO4-/ Mn2+ nên ta chọn điện cực chỉ thị là điện cực

Pt trơ

- Chọn điện cực so sánh: là điện cực có thế không đổi, trong phép chuẩn độ này tachọn điện cực calomen bão hòa hoặc điện cực bạc clorua

- Ghép hai điện cực thành pin và theo dõi giá trị thế đo được trong quá trình chuẩn độ

Xác định điểm tương đương dựa vào đồ thị E - Vchất chuẩn thêm vào , hoặc đồ thị -V

Điểm tương đương là điểm mà giá trị thế biến đổi đột ngột

III Dụng cụ & hóa chất.

1 Dụng cụ: cho 1 nhóm SV

- Máy đo thế Metrohm với các điện cực Pt, calomen (hoặc điện cực bạc clorua): 1chiếc

- Máy đo độ dẫn điện: 1 chiếc

- Máy khuấy từ: 1 chiếc

- Dụng cụ thủy tinh: bình định mức 100ml, 50 ml, pipet 5ml, 10ml, 20ml

2 Hóa chất:

- Dung dịch acid acetic 1M

- Dung dịch H2SO4 10%

IV Tiến hành thí nghiệm.

1 Xác định độ điện ly và hằng số điện ly Ki của acid acetic

1.1 Pha các dung dich acid acetic:

Từ dung dich acid acetic gốc 1M Tiến hành pha các dung dịch acid acetic với nồng độ chính xác như sau:

1.2 Đo độ dẫn điện của các dung dịch.

Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng mát đo độ dẫn và làm theo bản hướng dẫn

Đo độ dẫn của dung dịch acid acetic lần lượt theo thứ tự từ loãng đến đặc: 0,01M ;0,02M; 0,05M; 0,1M và 0,2M ở trên Mỗi dung dịch đo 3 lần và lấy kết quả trung bình

Đo độ dẫn của nước cất, nước máy và nước khoáng có trong phòng thí nghiệm