ion HCF(III) và thiosulfat
Dung dịch nano Pt điều chế được chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 0,1M đến pH = 7. Phản ứng được thực hiện trong bình định mức 50ml gồm: 5ml K3Fe(CN)6 0,01M; 5ml Na2S2O3 0,1M; 5ml dung dịch nano Platin điều chế và nước cất thêm vào cho đến vạch định mức.
Phản ứng được khảo sát với mỗi dung dịch nano Platin khác nhau bằng cách theo dõi sự thay đổi độ hấp thu quang (A) theo thời gian bằng máy UV-Vis ở bước sóng 420nm trong 40 phút và độ giảm độ hấp thu quang A theo thời gian được ghi lại sau mỗi 5 phút.
Đồ thị giả bậc 1 của –lnA theo thời gian đưa ra là đường thẳng và hằng số tốc độ k được xác định từ hệ số góc của đường thẳng. Hằng số k được xác định cho phản ứng xúc tác bởi nano Pt ở những kích thước khác nhau và nhiệt độ được điều
28
khiển trong khoảng từ 30-700C bằng bể ổn nhiệt. Với phản ứng không xúc tác dung dịch nano Pt điều chế được thay bằng nước cất.
Năng lượng hoạt hóa của phản ứng trao đổi electron được xúc tác bởi hạt nano Pt được xác định bằng phương pháp điều chỉnh nhiệt độ. Dựa vào hằng số tốc độ phản ứng k ở 5 nhiệt độ khác nhau. Năng lượng hoạt hóa được xác định bằng hệ số góc của đường thẳng của đồ thị lnk theo 1000/T (hệ số góc= -Ea/RT).
Xét phản ứng giữa ion HCF(III) và thiosulfat
2Fe(CN)63- + 2S2O32- Æ 2Fe(CN)64- + S4O62- (1.1) Bán phản ứng:
2Fe(CN)63- + 2e Æ 2Fe(CN)64- E = 0,36 V
2S2O32- -2e Æ S4O62- E = 0,09 V
ΔE = EC - EA = 0,36 – 0,09 = 0,27 (V)
Vì E>0 nên phản ứng có thể xảy ra, tuy nhiên trên thực tế phản ứng gần như không xảy ra do tốc độ phản ứng rất chậm. Vì vậy, sử dụng dung dịch nano Pt làm xúc tác phản ứng oxi hóa khử trên.
Phản ứng oxi hóa khử trên là phản ứng giả bậc 1 theo nồng độ Fe(CN)63- vì ta xem như [S2O32-]>>[Fe(CN)63-] và theo thực nghiệm bên dưới khi dùng phương pháp đồ thị ta cũng thấy phản ứng phù hợp với dạng bậc 1. Do đó, ta có:
-lnC = kt – lnC0 (1.2) Theo định luật Lambert-Beer ta có:
A= ε.l.C (1.3)
Vẽ đường biểu diễn của –lnA theo t, từ đây ta dễ dàng xác định được tốc độ phản ứng (k). Theo phương trình Arrhenius:
k= Ae-Ea/RT (1.4)
29
k: hằng số tốc độ (phút-1) A: thừa số tần số
R: hằng số khí (J.mol-1.K-1) Ea: năng lượng hoạt hóa (J.mol-1) T: nhiệt độ phản ứng (K-1)
Từ phương trình (1.4) ta có:
(1.5)
Đồ thị lnk theo 1/T là đường thẳng có độ dốc bằng –Ea/R, cắt trục tung tại lnA; từ đây dễ dàng tính được Ea và A, là hai thông số cơ bản của phản ứng trong phương trình Arrhenius.