SRO MA/KE: Reaktionskinetik

Side 1

Reaktionskinetik

Reaktionshastighed

Reaktionsorden

Reaktionskinetik er læren om kemisk reaktionshastighed m.m.

2y

Side 2

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 2

Indholdsfortegnelse

Indholdsfortegnelse. …………………………………………………………………………………………………………………………. 2

Abstract……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2

Teori bag reaktionskinetik………………………………………………………………….……………………………………………… 3

Opgave 1…………………………………………………….……………………………………………………………………………………… 5

Opgave 2………………………………………………………………………………………………………………………………………….... 6

Opgave 3..………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

Eksperimental………..………………………………………………………………………………………………………………………….. 12

Bilag 1. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 13

Bilag 2.. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 14

Kildeliste ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 15

Abstract

In this rapport I will define the meaning of reaction rate, and basic chemical kinetics. I’ll demonstrate how to determine the order of a reaction, by doing different experiments with persulfateions and iodideions. I will also explain how the different variables can affect the reaction rate, and thereby give a clear understanding of the meaning “reaction rate”. This rapport will account for the suggestions of determining what order a reaction is, by using mathematical methods, such as simplifying and isolating different variables, in order to give a clearer understanding of differential equations. There will be different kind of graphs, used to illustrate different reactions, and how they are different from each other. When most of the theories are explained, we will look at the experiment we conducted. The goal of these experiments, were to determine how the reaction rate is depending on the concentrations of the different chemicals we were using. In out experiment we safely poured 0,02 L Ka

2 2 8

S

O either 0,2 or 0,1 molar, to a glass,

subsequent did we add 4,00*10^{-3} M Ka S O with starch(stivelse).

2 2 3

Side 3

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 3

Teori bag reaktionskinetik.

Hvis vi ser på reaktionen mellem

                                                                    +
Zink + S(syre) og Kalium +S(syre), ses det at både Zink og Kalium står til venstre for H (given syre) i

spændingsrækken(Uædle metaller), og derfor kan reagere med syre. Vi kan se på reaktionsskemaerne,

Zn(s)+2H^{+} (aq) 🡪 Zn^{2+} (aq)+H (g) og K(s)+2H^{+} (aq) 🡪 K^{2+} (aq)+H (g). De ser måske meget ens ud, men hvis vi

2 2 sætter forsøgene op med Zink og Kalium og ser hvad der reagere hurtigst, kan vi se at det klart er Kalium der er mest reaktionsdygtigt. Vi kan også se på spændingsrækken at Kalium står længere mod venstre end Zink gør, og jo længere mod venstre man bevæger sig, jo mere reaktionsdygtige er stoffet. Denne spændingsrække er den forenklede version, i den specifikke version, er der over 20 forskellige stoffer.

Forøgning af reaktionshastighed.

Reaktionshastigheden kan defineres som den hastighed, hvormed produktet dannes, eller den hastighed som koncentrationen af reaktanterne aftager.

1. Reaktanternes koncentrationer, Reaktanternes overflade (ved heterogene reaktioner)

For at to partikler kan reagere, skal de støde sammen. Jo større koncentrationerne af reaktanterne er, desto flere sammenstød sker der pr. tid, og desto større er reaktionshastigheden.

Da heterogene reaktioner sker på grænsefladen imellem de to stoffer, vil en forøget overflade medføre et større område, hvor reaktionen kan foregå.

2. Temperaturstigning

Medfører en stigning i den kinetiske energi, hvilket fører til at flere sammenstød, vil have en tilstrækkelig stor aktiveringsenergi.

3. Tilsætning af katalysatorer

Katalysatorer indgår i en del af en reaktionsmekanismes elementar reaktioner uden selv at ende som et produkt. Det medfører et fald i aktiveringsenergien, da de forskellige elementar reaktioner har en anden

(lavere) aktiveringsenergi. Selvom reaktionen komme til at foregå over flere trin, betyder det ikke noget, da den elementar-reaktion, der har den største aktiveringsenergi, vil bestemme reaktionshastighed for hele reaktionsmekanismen.

Sammenstød

Der sker et sammenstød imellem reaktanter. Den kinetiske energi af de partikler, der støder sammen skal være større end den energi der kræves for at "hoppe" over energibjerget i energiprofilen. Derudover kan partiklernes rumlige orientering være afgørende for om der sker en kemisk reaktion.

Reaktionsmekanisme

En reaktion forløber over flere elementarreaktioner (flere trin). Summen af elementarreaktionerne er selvfølgelig lig med det normalt anførte reaktionsskema.

Der er forskellige typer reaktioner, der er bl.a. bimolekylær og unimolekylær.

Bimolekylær elementarreaktion

Sammenstød med to molekyler med stor kinetisk energi. Når de støder sammen er E lav og da den kin mekaniske energi er konstant er E pot stor. Ved sammenstødet kaldes partiklen et aktiveringskompleks. Når

Side 4

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 4 den nye binding er opstået adskilles produkterne. Den potentielle energi falder, imens den kinetiske energi stiger på igen. Springet i potentiel energi fra før reaktionen, til det aktiverede kompleks kaldes aktiveringsenergien.

Ved en exoterme reaktioner er den potentielle energi lavere efter reaktionen, og omvendt med en endoterme reaktioner.

Reaktionshastigheder kvantitativt

Reaktionshastighed kan matematisk defineres som

Reaktionshastigheden kan defineres ud fra alle Reaktanter, man vælger det stof der er lettest af måle på.

Reaktionshastigheder er altid positive

Hastighedsudtrykket, elementarreaktioner

Som sagt er reaktionshastigheden afhængig af reaktanternes koncentration.

Bimolekylær reaktion hvor k er hastighedskonstant også kaldet proportionalitetskonstanten, hvor hastigheden er proportionalt med og .

Unimolekylær reaktion

To grafer benyttedes i beskrivelsen af reaktionshastigheder

Koncentration / tid og Hastighed / koncentration.

Aktiveringsenergien udledt

For at finde aktiveringsenergien for reaktionen, foretager vi følgende udregning:

Ea som er forkortelsen for aktiveringsenergien, er altså et udtryk for den energi der skal til for at reaktionen

skal forløbe/forkomme. R er gaskonstanten, og T temperaturen målt i kelvin, Ea og k er konstanter, for den

0 på gældende reaktion.

Side 5

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 5

Opgave 1 - Reaktionshastighed

Gør kort rede for reaktionshastighed, herunder hvad der forstås ved 0. ordens-, 1. ordens- og 2.

ordensreaktioner.

                                                                          Δ[𝐴]
Reaktionshastighed kan defineres som formindskelsen af koncentrationen pr. tidsenhed v = eller
                                                                           Δ𝑡

ændringen af en af reaktanterne eller et produkts koncentration pr. tidsenhed.

Når man skal bestemme hvilken reaktionsorden man har med at gøre, skal man bestemme det eksperimentelt.

Reaktionen v = k * [A]^{m} * [B]^{n} siges at være af ordenen m med hensyn til A og af ordenen n med hensyn til
B. Den totale reaktionsorden er m + n. Begrebet reaktionsorden drejer sig om eksponenterne i det

eksperimentelt fundne hastighedsudtryk. M og n vil stort set altid være hele tal (1 eller 2, muligvis 0).

Konstanten k i hastighedsudtrykket v = k * [A]^{m} * [B]^{n} kaldes hastighedskonstanten, den afhænger af

temperaturen.

Forskellige faktorer spiller ind når reaktionshastigheden skal findes, og noget af det grundlæggende i reaktionshastighed er at finde og definere disse faktorer. Vi ser nu på et nyt eksempel nemlig:

32A B C D+ → + (eksempel 1)

I eksemplet ses to forskellige stoffer der reagere med hinanden nemlig stoffet A og B, hvilket går hen og bliver til C og D, reaktanterne reagerer i forholdet: 1:3 - 1:2.

Reaktionshastigheden kan bestemmes idet vi ved at:

Δ []A

v =−

Δ t

Hvor v er reaktionshastigheden og t er tid. Da koncentrationen af reaktanten [A] falder når reaktionen forløber, og vi samtidigt gerne vil have en positiv hastighed, lader vi reaktionshastigheden være den numeriske værdi.

Får at få en præcis reaktionshastighed skal tidsintervallet være så småt som muligt, idet hastigheden i formel 1 kun er den gennemsnitlige hastighed i tidsintervallet, den eksakte reaktionshastighed kan bestemmes ved at lade tidsintervallet gå mod 0, hvilket betyder at formel 1 går mod differentielkvotienten af koncentrationen af A til tiden t, altså får vi at:

[]dA

v =−

dt

Hvis man har udtaget prøver af koncentrationen af stof A undervejs i reaktionen, så det er muligt at tegne en graf, kan man hermed udregne reaktionshastigheden til ethvert givet tidspunkt, idet reaktionshastigheden vil være den numeriske tangenthældnings værdi til tidspunktet på grafen.

Ved nulte, første og anden ordensreaktioner, forstås altså hvordan reaktionen man har med at gøre forløber☺.

Side 6

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 6

Opgave 2 - Reaktionshastighed

Vis hvordan man løser de differentialligninger, der hører til de tre reaktionsordener, og gennemgå hvordan man kommer frem til de grafiske afbildninger, der i kemi bruges til at undersøge hvilken reaktionsorden, der er tale om.

Når man skal lave de grafiske afbildninger, skal man have en serie målinger, og derefter kan man lave regression som i maple kaldes ”Fit”, et eksempel på en serie af målinger kan ses på bilag 2.

                                                                             Δ[𝐴]
Som sagt før kan man definere reaktionshastigheden v for reaktionen A🡪 B til tiden t, som v = . Da
                                                                             Δ𝑡

                                                      −𝑑[𝐴]
forholdet er 1:1, kan reaktionshastigheden også udtrykkes ved v = , differentieringen kan skrives som
                                                       𝑑𝑡

     𝑑𝐴]         𝑠
v = −  eller v’(t) = + 𝑣0
     𝑑𝑡          𝑡

Vi ændrede definitionen ved at lade Δ𝑡 gå mod nul, hvorved brøken går mod differentialkvotienten af [A] med hensyn til t. Hvis man har målt [A] til forskellige tidspunkter under reaktionen, kan man tegne en graf der viser [A] som funktion af tiden, hvilket jeg har lavet en skitse over i plottet som ses her. Vi kan nu ved hjælp af differentialregning finde hastigheden til et givent tidspunkt, dette gør vi ved at finde tangents hældning i punktet.

Formlen som ses nedenfor, er formlen for tangentligningen til et punkt.

Når man derefter har fundet funktionen til tangenten som også kan ses på plottet, kan man nu bestemme reaktionshastigheden i det punkt tangenten rører, ved at aflæse tangentens hældningskoefficient. Reaktionshastigheden til et vilkårligt tidspunkt er altså den numeriske værdi af tangentens hældningskoefficient i det pågældende punkt på grafen. Man skal HUSKE, at man ikke bare

kan lave et eksponentielt, potentielt og lineært Fit/regression, og så

gå ud fra om det er en nulte, første eller anden - ordensreaktion. Da de forskellige Fits kan minde meget om hinanden. Man skal sætte reaktanterne ind i nulte, første og anden ordensreaktion formel, for at se hvad det passer bedst til, først der kan vi være sikre på hvilken reaktionsorden vi har med at gøre.

Nulte ordens reaktioner

Hvis vi igen forstiller os en reaktion, hvor at A, er vores reaktant kan reaktioen se således ud:

A 🡪 D + C

Man skal have en serie af målinger der viser, hvordan koncetrationen af reaktanten A afhænger af tiden t.

                                                  -
Da vi havde vores måleresultater, var det lettest at udregne [I ], altså iods koncentration.

Side 7

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 7

Vi definer reaktionshastigheden: Reaktionen er af nulte orden, hvilket vil sige at den har det simple hastighedsudtryk:

Reaktionshastigheden er konstant under hele denne reaktion. Vi ved altså at [A] må aftage lineært.

Linjens hældningskoefficient er −𝑘, og den har forskriften for en nulte ordens reaktion som førnævnt Reaktioner af nulte orden kendetegner sig ved at reaktionshastigheden her er lig med hastighedskonstanten. Vi prøver nu at tage udgangspunkt i dette eksempel: A B C+→

                                                                        00
Vores eksempel er af nulte orden hvorfor reaktionshastigheden kan skrives op således: [ ] [ ]v k A B= ⋅ ⋅

                          𝑑[𝐴]
Hvis vi indsætter formelen 𝑣 = her kan vi bestemme reaktionshastigheden med hensyn til A idet vi
                          𝑑𝑡

løser den fremkomne differentielligning.

Vi antager her at [A] er kontinuert i intervallet [0;t]. Grænserne for integralerne bestemmes idet man til

tiden t har [A] og samtidigt har man til tiden t=0 . Altså kan vi konkludere at der er et lineært forhold

mellem [A] og tiden.

Konstanten k vil altså kunne findes idet man tegnede grafen for [A] som funktion af tiden t, og herefter bestemte hældningen da den ville være – k.

Halveringstiden for nulte ordens reaktioner bestemmes således:

Ved tiden T½ er [A] =

Dermed kan vi konkludere at halveringstiden afhænger af startkoncentrationen. Halveringstiden er den tid, der forløber indtil koncentrationen er halveret.

Første ordens reaktioner

En første ordens reaktion har hastighedsudtrykket:

Vi differentierer nu dette udtryk

Vi kan løse denne differentialligning ved at omskrive den:

Koncentrationen til tiden 0 betegnes og koncentrationen til tiden t betegnes [A], vi indfører nu integral regning:

(Grafen her er fra Google billeder)

Side 8

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 8

Nu ser vi så på stamfunktionen:

Af dette får vi så følgende:

Heraf får vi som tidligere nævnt:

Formlen viser at en første ordens reaktion giver en ret linje, hvis dette bliver afbildet grafisk, hvor ln[A] som funktion af tiden, og hastighedskonstanten kan så aflæses som førnævnt den numeriske værdi af linjens hældningskoefficient. En tilsvarende graf til ses på side 7.

Formlen kan også omskrives til følgende udtryk.

Hermed kan det ses at koncentrationen af reaktanten A aftager eksponentielt i en først orden reaktion som set på grafen til højre.

Anden ordens reaktioner

Et anden ordens hastighedsudtryk kan se således ud:

Vi starter med

Vi får altså en formel som ser således ud:

En anden ordens reaktion giver altså en ret linje, hvis man afbilder til t og k er linjens hældningskoefficient.

Disse 2 grafer er for en anden ordens reaktion med hastighedsudtrykket v = k * [A]^{2}.

Graferne gælder også for en reaktion med hastighedsudtrykket

v = k*[A]*[B], hvis [A] og [B] er lige store under hele reaktionen.

Side 9

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 9

Opgave 3 - Reaktionshastighed

Lav forsøget (se udleveret vejledning) og gennemgå teori + forsøgsgang + resultater, og brug det til at

bestemme reaktionsordenen.

Øvelse 2 - Reaktionen mellem persulfationer og iodidioner.

Apparatur: Bægerglas 100 mL. To pipetter, 10 mL og 20 mL, med sugebolde. Reagensglas. Spatel. Stopur.

Kemikalier: 0,200 M Na S O. 0,100 M Na S O (med 0,100 mol Ka SO pr. L). 4,00*10^{-3} M Ka S O med

2 2 8 2 2 8 2 4 2 2 8 stivelse. To fælles autoburetter med henholdsvis 0,200 M KI og 0,200 M NaCl. Alle væsker skal have samme temperatur, grundet at temperatur forskelle påvirker reaktionshastigheden, som nævn tidligere.

Persulfationer (S O^{2-}) reagerer med iodidioner:

2 8

S O^{2-} + 2I^{-} 🡪 2SO^{2-} + I

2 8 4 2

Der gennemføres en række forsøg med forskellige koncentrationer af

S O^{2-} og I^{-}. Formålet er at finde ud af, hvordan reaktionshastigheden

2 8 afhænger af koncentrationerne. På forhånd antager vi, at reaktionen

har et hastighedsudtryk af følgende type v = k * [S O^{2-}]^{m} * [I^{-}]^{n}

2 8

Vi startede med at få bestemt eksponenterne m og n, m og n’s værdi afhænger af om det er en nulte, første eller anden ordensreaktion. Da forsøget var færdigt noterede vi vores observationer, og gik i gang med at lave en graf over vores målinger. Som set på grafen er det en første ordensreaktion, og jeg har

                                                                                  -
derfor bestemt n til at have værdien 1. Vores graf er en afbildning af hastigheden v som funktion af [I ].

Reaktionen er af ordenen m med hensyn til S O^{2-}, og n med hensyn til I^{-}.

2 8

Da både m og n’s værdi var bestemt, kunne vi så fastslå at den totale reaktionsorden til at være 2, da vi ved

at den totale reaktionsorden er m + n.

1. Beregn først reaktionshastigheden i alle forsøgene.

Dette gjorde vi ved hjælp af denne formel

Da tiden var den eneste variable, fandt vi hurtigt reaktionshastigheden i alle forsøgene, hvilket også ses i skemaerne på bilag 1.

2. Hvad viser graferne hvilken værdi har n?

Vi prøvede at ved hjælp af regression/Fit, først af se hvor godt en eksponentiel og en lineær funktion

passede, vi endte med at se at en lineær regression passede bedst, derfor bestemte vi n til at være 1.

Når man laver disse Fit i Maple kan det mange gange være svært at se hvad der passer bedst, da vi prøvede

med a*x^{2} (eksponentiel) passede det også utrolig godt, så vi endte med at slå op i kemi bogen side 134 og

så at de havde fået det til at være lineært. Vi har regnet A, altså koncentrationerne (x koordinaterne) ved at

finde ud af hvad koncentrationen var af I^{-} efter at alt var blandet sammen.

Side 10

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 10

Vi regnede det ved at se hvor stor volumen var i alt (50 mL), og hvor stor en del af det var I^{-}, det ændrede

sig dog fra hvert koordinat som også kan ses i første måleserie i bilag 1. Udregningen endte med at se

således ud 20/50*0,200.
0,200 var den molære koncentration af I^{-}. Y-koordinaterne fandt vi ved hjælp af denne formel:

, som vi fik opgivet i forsøgsvejledningen på side 12, hvor den eneste variabel er Δt.

Denne formel definerer også reaktionshastigheden som formindskelsen af persulfatkoncentrationen pr. tidsenhed.

3. Sammenlign de to afdelinger. Hvilken værdi har m?

Vi kan se at vi her har en første ordensreaktion, deraf har m værdien 1. Regressionen og punkterne på denne graf er nærmere beskrevet med data og udregninger på bilag 2.

4. Beregn størrelsen i skemaets sidste kolonne. Kommentér!

I skemaets sidste kolonne har vi formlen som ser således ud:

Dette er k isoleret i formlen v = k * [S O^{2-}]^{m} * [I^{-}]^{n},

2 8

Udregningen ser altså således ud: da m og n har værdien 1, er de ikke medregnet da det ikke medfører nogen forskel.

Konstanten k kaldes også hastighedskonstanten, og den afhænger af temperaturen. På bilag 1 ses de udregnede værdier for k.

5. Angiv reaktionens hastighedsudtryk. Anfør en værdi for hastighedskonstanten.

Reaktionens hastighedsudtryk ser således ud, , hastighedskonstanten afhænger af

hvilken koncentration S O^{2-} og I^{-} har.

2 8

Et eksempel på en værdi kunne se sådan ud:

Hvis vi skal anføre en værdi for hastighedskonstanten, tager vi gennemsnittet hvilket er 0,641, dette står også på bilag 2 i bunden af skema 3.

6. Der anvendes 10,0 mL 4,00*10^{-3} M Ka S O med stivelse. Forklar, at begyndelseskoncentrationen af

2 2 3

S O^{2-} bliver 8,00*10^{-4} M. Forklar desuden, at koncentrationen af S O^{2-} er formindsket med 4,00*10^{-4} M i

2 3 2 8

det øjeblik, S O^{2-} er brugt op.

2 3 startkoncentrationen er på M. Vi udtager som sagt 10 mL til vores forsøg, hvorefter vi finder hvor mange mol der er i den blanding:

>

Vi hælder som sagt denne blanding ned i vores opløsning og den totale volumen af den bliver 50 mL, altså

>

> Det giver M

Side 11

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 11

7. Hvordan er startkoncentrationerne Nr. [S O^{2-}] [I^{-}]
af S O^{2-} og I^{-} beregnet?

2 8 1

                                          -4
Koncentrationen af thiosulfationerne er på 8,00*10 M. De

skal bortreagere og det gør den i reaktion 2. For at den skal 2

kunne bortreagere skal der I^{2} til. Og da vi tilsætter KI, er det
altså reaktion 1 der forløber for at kunne danne I^{2}. Derfor

sker der en formindskelse i koncentrationen af

persulfationen med 4,00*10^{-4} M, idet der skal dannes den
samme mængde I^{2}.
Startkoncentrationen af S O^{2-} blev udregnet således:

2 8

8. Der er en fejl i forsøget, idet [S O^{2-}] ændre sig, mens

2 8

målingen af v står på. Hvor mange % ændres [S O^{2-}] under

2 8 målingen? Kommentér fejlens betydning.

[S O^{2-}] ændre sig altså 0,5%

2 8

De dannes altså iod, i det øjeblik vi starter reaktionen, men vi forsinker dannelsen af den meget kraftige blå farve ved at lade opløsningen indeholde lidt thiosulfationer. Disse Thiosulfationer reagerer med

iodmolekyler: 2S O^{2-} +I → S O^{2-} + 2I^{-}

2 3 2 4 6

Denne reaktion fjerne de iodmolekyler, som blev dannet ved vores første reaktion: S O^{2-} +2I^{-} →2SO^{2-} +I.

2 8 4 2

Når koncentrationen af thiosulfationerne er brugt op, ophører reaktionen mellem thiosulfationer og iodmolekyler, mens reaktion 1 fortsætter.

Fejlens betydning.

Dette gør at der sker en ændring i hastigheden, hvilket vi ikke havde medregnet. Man tager hastigheden til koncentrationen, og ikke ændringen af koncentrationen i den tids ændring som finder sted.

9. Et tilsvarende problem gør sig ikke gældende for [I^{-}]. Hvorfor ikke?
Det samme gør sig ikke gældende for [I^{-}], idet den blot reagerer tilbage.
Dette sker altså ikke hos I^{-}, fordi at I^{-} ikke ændrer sig koncentrationsmæssigt. S O^{2-} reagerer med I hvor

2 3 2

                   -
efter det igen bliver til I .

2 8

3

4

5

6

7

8

Side 12

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 12

Eksperimentalt Her under teori, forsøgsgennemgang og konklusioner.

                                                         -4
Reaktionen blev blå når koncentrationen var formindsket med 4,00*10 M. Vi målte tidsintervallet Δt fra

starten af reaktionen til den blev blå, vi noterede det derefter i vores skema, som også kan ses i første og anden måleserie på bilag 1. Vi startede med at tage tid, fra da vi hældte iodiden op, til den begyndte at skifte farve.

Vi startede forsøget med at overføre 20 mL Ka

2 2 8

S

O opløsning (0,200 eller 0,100 M) med pipette til

                                                  -3
bægerglasset. Derefter tilsatte vi, med pipette, 10 mL 4,00*10 M Ka S O med stivelse.

2 2 8

Opløsningen indeholder stivelse. Stivelse virker som indikator for iod, idet stivelse og I giver en meget

2 kraftig blå farve. Der dannede iod, så snart vi startede reaktionene, men vi forsinker fremkomsten af den blå farve ved at lade opløsningen indeholde lidt thiosulfationer.

2S O^{2-} + I 🡪 S O^{2-} + 2I^{-}

2 3 2 4 6

Denne meget hurtige reaktion fjerner omgående de iodmolekyler, som dannes ved den første reaktion. Når thiosulfationerne er opbrugt, stopper anden reaktion, mens første reaktion fortsætter, De iodmolekyler, som derefter dannes, giver den blå farve med stivelse.

Konklusion

Så længe opløsningen indeholder thiosulfationer, vil der derfor ikke dannes frie diiodmolekyler selv om første reaktion forløber, og man vil derfor heller ikke se nogen farvereaktion med stivelse. Så snart thiosulfationerne slipper op, vil de dannede diiodmolekyler forblive i opløsningen, og vil straks blive farvet.

At finde reaktions orden, hjælper en til at forstå hvordan reaktanterne reagere, og hvordan koncentrationerne ændre sig gennem reaktionen, kort sagt: ”Hvordan reaktionen udfolder sig”.

Side 13

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 13

Bilag 1.

I opgavevejledningen står der godt nok vi skal bruge Na

2 2 8

SO

O bare generelt Na i stedet for Kalium, efter som jeg forstod det var det grundet at vi ikke havde mere tilbage af Na

2 2 8,

SO

O derfor skulle vi lave en ny blanding hvilke vi gjorde ved at:

Først fandt vi den Molare masse af Ka SO O som var 270,3218 g/mol. Derefter udregnede vi hvor mange

2 2 8 gram kalium der skulle til for at få en opløsning på 0,2 molær. Vi brugte Kalium i stedet for natrium – da de begge blot er tilskuer-ioner. Vi fandt så ud af vi skulle bruge 54g ved hjælp af denne udregning:

0,200M*1L*270,3218 g/mol, vi har så konverteret det til gram.

For at lave stivelsesblandingen: 0.01 M Na

2 2 3

S

O

, skal denne fortyndes med faktoren 2,5. For at få den ned på 0,004 M.

Første måleserie

Nr V 0,200 M Ka SO O V 0,200 M KI V 0,200 M NaCl Δ𝒕

2 2 8

1 | 20 mL | 20 mL | 0 mL | 2,67
2 | 20 mL | 15 mL | 5 mL | 4,6
3 | 20 mL | 10 mL | 10 mL | 7,49
4 | 20 mL | 5 mL | 15 mL | 13,55

Desuden tilsættes 10,0 mL 4,00*10^{-3} M Ka S O med stivelse

2 2 8

Anden måleserie

Nr V 0,100 M Ka SO O V 0,200 M KI V 0,200 M NaCl Δ𝒕

2 2 8

1 | 20 mL | 20 mL | 0 mL | 7,54
2 | 20 mL | 15 mL | 5 mL | 13,6
3 | 20 mL | 10 mL | 10 mL | 20,72
4 | 20 mL | 5 mL | 15 mL | 25

Desuden tilsættes 10,0 mL 4,00*10^{-3} M Ka S O med stivelse

2 2 8

Nr Startkoncentrationerne Startkoncentrationerne V (Hastighed)

[S O^{2-}] [I^{-}]

2 8

1 0,080 M 0,080 0,27341 0,970

2 0,080 M 0,060 0,835249 0,010

3 0,080 M 0,040 0,453939 0,856

4 0,080 M 0,020 0,029520 0,450

5 0,040 M 0,080 0,039788 0,934

6 0,040 M 0,060 0,176471 0,196

7 0,040 M 0,040 0,501931 0,707

8 0,040 M 0,020 0,000000 0,000

Gennemsnit af hastighedskonstanten 0,641

Side 14

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 14

Bilag 2

Eksempel på udregning af reaktionshastigheden.

>

Eksempel på udregning af k i formlen

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

>

Vi har ved hjælp af regression fundet de 4 streger som er en

afbildning af hastigheden v, som funktion af S O^{2-}. Alle Fit’sne er første ordensreaktioner. Hen ad x aksen

2 8 er koncentrationen A, af Persulfat, og op ad y aksen er hastigheden v.

Side 15

– 2y [navn fjernet] Gymnasium

Til CD & CT Kemi/Matematik Afleverings dato 1/3 - 2010

Side 15

Kildeliste:

Kemi 2000 A - Niveau 2, #Helge Mygind

Kemi 2000 A – Niveau 1, #Helge Mygind

http://en.wikipedia.org/wiki/Reaction_rate 🡨 Engelske Wikipedia
http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetik_%28Chemie%29 🡨 Tyske Wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_kinetics 🡨 Engelske Wikipedia