Спектрофотометрическое определение скорости разложения комплексного соединения оксалата марганца

Волгоградский государственный медицинский университет, кафедра физики

Научные руководители:

старший преподаватель О.В. Дрокова, доцент, к.п.н. О.Ф. Худобина.

Введение. Спектрофотометрия - метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения, на практике спектрофотометрию часто отождествляют с оптической спектроскопией. Данный метод применим в тех случаях, когда исходное вещество или один из продуктов реакции окрашены, а остальные вещества, участвующие в реакции, бесцветные.

Распад комплексного соединения марганца протекает по реакции первого порядка согласно уравнению:

[Mn³⁺ (C₂O₄^2-)]^3- → Mn²⁺ + 5/C₂O₄^2- + CO₂

Здесь комплексный ион окрашен, продукты реакции – бесцветны. Работа заключается в определении порядка реакции, константы скорости и доказательстве ее независимости от концентрации исходных веществ. Уравнение для реакции первого порядка имеет вид:

k·τ = 2,303·lg(C₀/С) (1)

где k – константа скорости, τ – время протекания реакции, C₀ и C – концентрации исходного вещества в начальный момент и момент времени τ.

Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера:

C₀/С = D₀/D (2)

где D₀ и D – оптическая плотность раствора исходного вещества соответственно в начальный момент и момент времени τ. Подставив (2) в (1), получим:

k = (2,303/ τ)lg(D₀/D) (3)

Следовательно, для вычисления константы скорости реакции необходимо измерить оптическую плотность раствора и ее изменение во времени. Задачу выполняют на ФЭК КФК-2, светофильтр – синий.

Цель. Освоение методики спектрофотометрических исследований, определение константы скорости разложения и периода полураспада комплексного соединения оксалата марганца. Внедрение экспериментальной работы в лабораторный практикум кафедры физики ВолгГМУ для студентов медико-биологического факультета.

Материалы и методы. При выполнении физико-химического эксперимента потребовался ФЭК КФК-2 с сантиметровыми кюветами, реактивы: 0,01M KMnO₄; 0,1M MnSO₄; 0,1M H₂C₂O₄.

Метод заключается в следующем. Исходные растворы выдерживают при комнатной температуре, затем смешивают 0,1M MnSO₄ и 0,1M H₂C₂O₄ в соотношении 1:7. К четырем частям полученной бесцветной смеси добавляют одну часть раствора 0,1M KMnO₄, при этом быстро образуется коричневая комплексная соль. Поместив полученный раствор в сантиметровую кювету, устанавливают ее в гнездо и измеряют оптическую плотность. Отсчет времени ведут с первого измерения с интервалом 1 мин., опыт прекращают, когда оптическая плотность достигает значений, близких к 0,100. По результатам измерений строится график lgD(τ), рассчитывается k по формуле (3), а также период полураспада.