A VAS(III)-SZULFáT IONPáR KéPZőDéSéNEK EGYENSúLYI éS
KINETIKAI VIZSGáLATA

Szerző: Kormányos Balázs IV. évfolyam

Témavezető: Dr. Peintler Gábor docens

Intézmény: Szegedi Tudományegyetem Természettudományi Kar, Fizikai Kémiai Tanszék, Szeged

A megállított áramlás elvén működő, ún. „stopped-flow” spektrofotométerek a gyors reakciók kinetikai vizsgálatához alapvető fontosságú készülékek. A tanszéken korábban kidolgoztak egy új kalibrációs eljárást ilyen típusú készülékekre, és ennek szemléltetésére kerestek kellően egyszerű és az adott készülékkel mérhető reakciót. Ezen kutatás során került az érdeklődés középpontjába a vas(III)-szulfát ionpár képződése, melyről az említett mérések során bebizonyosodott, hogy az ionpár keletkezése a „stopped-flow” időtartományba esik.

Ahhoz, hogy a reakciót a fent leírt célokra alkalmazni tudják, annak teljes kinetikai leírására szükség volt. Az irodalmazás során azonban kiderült, hogy a rendszer látszólagos egyszerűsége ellenére, annak sem egyensúlyi, sem kinetikai viszonyai még nem tisztázottak. Bár a reakciót a 60-as években számos kutatócsoport vizsgálta, azok eredményei ellentmondásosak, és a megadott egyensúlyi és kinetikai együtthatók nagyságrendi eltéréseket mutatnak. Kiderült továbbá az is, hogy számos esetben lett volna már szükség e rendszer egyensúlyi adataira más területeken végzett kutatások során, azonban ezek nem álltak rendelkezésre kellő pontossággal.

Tudományos Diákköri munkám során feladatom az volt, hogy a rendelkezésre álló irodalmi adatokból kiindulva megtervezzek és elvégezzek pontos egyensúlyi méréseket, majd az így nyert pontos egyensúlyi adatok alapján megtervezzek és értékeljek egy teljes kinetikai vizsgálatot.

A dolgozat bemutatja:

• a vas(III)-szulfát rendszerrel kapcsolatosan végzett irodalmazás eredményeit,

• a diákköri munka előzményeként végzett projektmunka során szerzett és a diákköri munka során felhasznált tapasztalatokat,

• az egyensúlyi és a kinetikai méréssorozatok tervezésének elveit és megvalósítását, valamint

• a kísérleti eredményeket és azok értékelését.

Kulcsszavak: ionpár képződés, kinetikai vizsgálat, egyensúly, vas(III), szulfát

KINETICAL AND EQUILIBRIUM ANALYSES
OF THE IRON-PAIR FORMATION IN THE IRON(III)-SULPHATE
REACTION SYSTEM

Author: Balázs Kormányos 5th year undergraduate student

Supervisor: Dr Gábor Peintler associate professor

Institution: Department of Physical Chemistry, Faculty of Natural Sciences, University of Szeged, Szeged

Stopped flow spectrophotometers are important devices for studying the kinetics of fast reactions. A new calibration method has recently been developed in our research group for stopped-flow devices, and a simple reaction was needed in order to demonstrate the benefits of the new method. The ion-pair formation of the iron(III)-ion with sulphate-ion seemed to be an affordable choice.

In order to apply the reaction for the demonstration the full equilibrium and kinetic description of the system had to be done. Despite the expected simplicity of the reaction system it turned out that this study has not been done yet, although the reaction has been investigated by numerous research groups during the 60s. The study of literature pointed out that neither the equilibrium nor the kinetical results were reliable (e. g. the given coefficients differed from each other by orders of magnitudes). It also came out that the formation constants were needed by other fields of research.

During the research work the first task was to plan and carry out precise equilibrium measurements. Secondly, kinetical measurements and their evaluation had to be done using the results of the equilibrium studies.

In this work the following are presented:

• summary of the literary information concerning the iron(III)-sulphate system,

• principles of planning the sets of equilibrium and kinetical measurements,

• experimental data and results of the evaluation.

Keywords: ionpair formation, kinetical studies, equilibrium, iron(III), sulphate