HTX 2. år
Lærer: Enzo
H a n s e n b e r g H T X K o l d i n g
Kemisk ligevægt
Onsdag den 4. Marts 2015
2.G KomEng 19/05/15
Side 2 ud af 14
Ligevægtsloven
Ligevægtsloven .................................................................................................................... 2
Teori ................................................................................................................................................. 3
Kemisk ligevægt ...................................................................................................................................... 3
Dynamisk ligevægt ................................................................................................................................ 3
Ændring af ligevægt .............................................................................................................................. 3
Formål .............................................................................................................................................. 4
Materialeliste ................................................................................................................................ 4
Fremgangsmåde ........................................................................................................................... 4
Sikkerhed ....................................................................................................................................... 6
Resultater ....................................................................................................................................... 6
Temperatur i reagensglas ................................................................................................................... 7
Tabel af absorbans ved koncentrationer af FeSCN
2+
............................................................... 7
Tal jeg bruger i min udregning ............................................................................................... 9
Reagensglastal ......................................................................................................................................... 9
Absorbanstal ............................................................................................................................................ 9
Beregninger .................................................................................................................................10
Forsøg 1 ................................................................................................................................................... 10
Forsøg 2: ................................................................................................................................................. 11
Forsøg 3: ................................................................................................................................................. 12
Forsøg 4: ................................................................................................................................................. 13
Forsøg 5 med is .................................................................................................................................... 13
Diskussion ....................................................................................................................................14
Endoterm eller exoterm ................................................................................................................... 14
Fejlkilder ......................................................................................................................................14
Konklusioner ...............................................................................................................................14
2.G KomEng 19/05/15
Side 3 ud af 14
Teori
Kemisk ligevægt
En kemisk ligevægt er en reaktion som er gået i stå, så at sige. Hvis man
eksempelvis tager forsøget hvor man i et glas med saltsyre ligger et lille stykke
magnesium i, opløses metallet (magnesiummet) af syren. Under reaktionen
udvikles der også gassen dihydrogen, som ikke er opløselig i vand. Når vores
magnesium er opløst, går reaktionen ”i stå”.
Vores reaktion i dette tilfælde kommer derfor til at se sådan her ud:
Man kan se at vores magnesium og saltsyren bliver til magnesium klorid og
gassen dihydrogen.
Reaktionen forløber kun én vej, fra venstre til højre. Men mange andre kemiske
reaktioner når at gå i stå, inden de har opbrugt reaktanterne.
Dynamisk ligevægt
I en sodavand er der carbondioxid opløst i vandet. Den opløste gas er med til at
give smagen en mere frisk smag, og det får drikken til at boble, når man åbner
flasken. For at kunne opløses mest gas i drikken, er drikken kold når det gøres.
Reaktionen for dette er
. Det lille luftlag som er mellem
kapslen og væsken i en uåbnet sodavand indeholder carbondioxid med et svagt
overtryk. Samtidig med at
-molekyler bliver opløst i sodavanden, vil der
være
-molekyler som forlader væsken. Der bliver dannet
-gas på grund
af den modsatte reaktion. Nu er reaktionen altså
. Ved
konstant temperatur vil der på et tidspunkt være lige så mange
-molekyler
der pr. Sekund opløses væsken, som der stiger op i gasfasen. Når det sker, opstår
der en balance mellem antallet af
-molekyler der skifter fase; det har altså
indstillet en dynamisk ligevægt imellem
i gasfase og
opløst i vandet.
Ændring af ligevægt
Det er muligt at opnå en større koncentration af produktet end ved ligevægt. .
Mere reagens giver mere produkt. Det kan formlen:
,bevise det.
2.G KomEng 19/05/15
Side 4 ud af 14
Sænkes temperaturen, giver det mere produkt, mens hæves den, giver det
mindre produkt.
Overvejelser
Jeg har sammenfattet overvejelserne i en tabel:
Tabel 3-1 forskydning af ligevægt – reaktionsbrøk og ligevægtskonstant
Reaktionsbrøk Y
Ligevægt?
Ændring af Y
Forskydning af
ligevægt
Y < K
Ikke ligevægt
Y vokser indtil
ligevægt er nået
Mod højre
Y = K
Kemisk ligevægt
Y > K
Ikke ligevægt
Y aftager, indtil
ligevægt er nået
Mod venstre
Formål
Formålet med vores forsøg er at bestemme ligevægtskonstanten for følgende
reaktion:
Vi vil altså gerne måle K
c
i vores beregninger.
Materialeliste
Spektrofotometer
0,0020 M KSCN
Engangspipetter
0,0020 M Fe(NO
3
)
3
Kuvette
0,200 M Fe(NO
3
)
3
Reagensglas i stativ
100 mL bægerglas – 3 stk
Termometer
5 mL målepipette
5 eller 10 ml måleglas
Is
Fremgangsmåde
Fra stamflaskerne hældes i 3 bægerglas 25-30 mL af flg. opløsninger:
bægerglas 1
0,0020 M KSCN
bægerglas 2
0,0020 M Fe(NO
3
)
3
bægerglas 3
demineraliseret vand
I 4 forskellige reagensglas fremstilles de 4 forskellige ligevægtsblandinger efter
følgende skema:
Reagensglasnr:
Fe(NO
3
)
3
(mL)
KSCN
(ml)
H
2
O (ml)
1
5,0
2,0
3,0
2
5,0
3,0
2,0
2.G KomEng 19/05/15
Side 5 ud af 14
3
5,0
4,0
1,0
4
5,0
5,0
0,0
Sørg for grunding omrøring af alle opløsningerne – brug reagensglasmixeren
Mål temperaturen i en af opløsningerne.
I et 5. reagensglas fremstilles standardopløsningen ved at blande 18,0 mL 0,200
M Fe(NO
3
)
3
med 2,0 mL 0,0020 M KSCN. Oprør grundigt.
Spektrofotometret skal kalibreres. En ren kuvette fyldes med demineraliseret
vand, som placeres i – uden at sætte fedtfingre på! (dette vil også give en
absorption).
Tryk nu på CAL. Når processen er færdig er apparatet kalibreret – dette
betyder, at absorbansen for opløsningsmidlet vand sættes til 0, altså, at man kun
måler absorbansen af jern-thiocyanat.
En kuvette fyldes herefter ¾ op med ligevægtsblandingen fra det første
reagensglas.
Start eksperimentet – og når absorbansen er stabil, aflæs, og noter det.
Indsæt derefter på skift kuvetter med de 3 øvrige ligevægtsblandinger i
colorimetret, og noter værdierne
Derefter måles absorbansen af standardopløsningen ved at fremstille 5 prøver i
5 cuvetter:
Standardopløsning
Demineraliseret vand
5 ml
0 ml
4 ml
1 ml
3 ml
2 ml
2 ml
1 ml
1 ml
4 ml
Til slut måles absorbansen af en prøve, som fremstilles ved at tage 5ml
standardopløsning, som er blevet afkølet i is.
2.G KomEng 19/05/15
Side 6 ud af 14
Sikkerhed
Kaliumthiocyanat
(Kaliumthiocyanat)
Jern
(Jern)
2.G KomEng 19/05/15
Side 7 ud af 14
Resultater
Temperatur i reagensglas
Reagensglasnummer
Temperatur
2
23,3 C
Reagens nr.
Abs
1
0,251 Abs
2
0,248 Abs
3
0, 258 Abs
4
0,276 Abs
Stamopløsning: blande 18,0 mL 0,200 M Fe(NO3)3 med 2,0 mL 0,0020 M
KSCN. Oprør grundigt.
Absobans af is kold standard opløsning= 0,333 Abs
Vands absobans= 0,055 Abs
Tabel af absorbans ved koncentrationer af FeSCN
2+
For at kunne lave min tabel, bruger jeg min tabel:
Reagens nr.
Abs
1
0,251 Abs
2
0,248 Abs
3
0, 258 Abs
4
0,276 Abs
Men får at kunne bruge min tabel til noget, skal jeg omregne mine ml.
På min graf skal jeg have
hen af min x-akse, og ml op af y-aksen.
Min reaktion hedder
Ved at se på min rektion kan jeg se at min
. Fe er altså meget
større end SCN; for at være helt nøjagtig, 165 gange større. Dette ses ved
.
Ud fra min forsøgsvejledning kan jeg se at jeg har tilsat 18ml 0,2M.
18ml
2ml=0,002L
2.G KomEng 19/05/15
Side 8 ud af 14
0,2M
0,002M
Nu kan jeg regne ud hvad jeg skal have op af min y-akse.
0
5
0
0
1
4
0,264
0,00004
2
3
0,365
0,00008
3
2
0,454
0,00012
4
1
0,529
0,00016
5
0
0
0
Herefter laver jeg en graf ud fra mine tal.
Min tendenslinje kommer derfor til at hedde
I mine fire forskellige reagensglas er der:
y = 3120x + 0,0728
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 0,00005 0,0001 0,00015 0,0002
Serie1
Lineær (Serie1)
2.G KomEng 19/05/15
Side 9 ud af 14
Reagensglasnr:
Fe(NO
3
)
3
(mL)
KSCN (ml)
H
2
O
(ml)
1
5,0
2,0
3,0
2
5,0
3,0
2,0
3
5,0
4,0
1,0
4
5,0
5,0
0,0
Tal jeg bruger i min udregning
De tal som jeg har målt i lab er nedenstående:
Reagensglastal
Reagensglasnr:
Fe(NO
3
)
3
(mL)
KSCN (ml)
H
2
O
(ml)
1
5,0
2,0
3,0
2
5,0
3,0
2,0
3
5,0
4,0
1,0
4
5,0
5,0
0,0
I denne tabel er det kun KSCN rækken jeg bruger.
Absorbanstal
Reagens nr.
Abs
1
0,251 Abs
2
0,248 Abs
3
0, 258 Abs
4
0,276 Abs
2.G KomEng 19/05/15
Side 10 ud af 14
Beregninger
Forsøg 1
For at udregne koncentrationen af reagenserne og produktet i de fire prøver,
starter jeg med den første.
Jeg skal finde
i prøverne.
Først og fremmest finder jeg
, altså min koncentration af
.
Da min opløsning er 10 ml, skal jeg have min koncentration tilpasset til det.
Derfor:
Herefter beregner jeg
Da min opløsning stadig er i 10 ml vand:
Herefter beregner jeg
Jeg bruger min tendenslinje som er den som fortæller mig noget om den
generelle opløsning.
Min tendenslinje er . Det fandt jeg ud af i samme afsnit, som
jeg fandt ud af med min graf.
Y er min absorbans
Jeg skal finde min x værdi. Dette gøres ved at isolere x i min ligning.
Herefter indsættes den i min
formel.
2.G KomEng 19/05/15
Side 11 ud af 14
Forsøg 2:
Udregninger fra den forrige opgave gentages bare i min næste udregning, dog vil
jeg bruge et andet absorbanstal, samt bruge et andet antal ml af KSCN.
Løst med geogebra: Løsninger[0.248=3120x+0.0728,x]
2.G KomEng 19/05/15
Side 12 ud af 14
Forsøg 3:
Løst med geogebra: Løsninger[0.258=3120x+0.0728,x]
2.G KomEng 19/05/15
Side 13 ud af 14
Forsøg 4:
Løst med geogebra: Løsninger[0.276=3120x+0.0728,x]
Forsøg 5 med is
Absobans af is kold standard opløsning= 0,333 Abs
Jeg går ud fra at der er blevet tilføjet 5ml vand.
Løst med geogebra: Beregn[0.333=3120x+0.0728,x]
2.G KomEng 19/05/15
Side 14 ud af 14
Diskussion
Forsøgsnummer
Forsøgsnummer 1
Forsøgsnummer 2
Forsøgsnummer 3
Forsøgsnummer 4
Forsøgsnummer 5 (IS)
Værdien af K
c
ændre sig, men der er ikke tale om meget.
For at være helt præcis, så ændre K værdien sig:
Den ændre sig altså 14,02%, så der må ligge en fejl et eller andet sted, som har
noget med min fejlkilde at køre.
Når K bliver isafkølet sket der noget helt vildt, her stiger den fra 162,82 til
208,49. Der kommer altså en stigning på
Det er altså en stigning på 2,79% procent, i forhold til den første
beregning.
Konstanten bliver større ved afkøling på grund exoterm.
Endoterm eller exoterm
Forskellen på endoterm og exoterm er at en endoterm er en reaktion hvor varme
og energi optages, og K
c
falder, og modsat er exoterm en reaktion hvor den
udvikler varme, og derved stiger K
C
.
Vi har altså at gøre med en exoterm da vores K
c
stiger med hele 14,02%.
Fejlkilder
Der er rigtig mange kommatal i vores udregninger, og mange af gange er der op
til seks nul-taller efter kommaet. Her tror jeg en del af mine fejl ligger, da jeg
måske ikke har været præcis nok, i forhold til mine udregninger.
Konklusioner
Jeg har bevist at vores teori er rigtig, da ved at tilsætte mere produkt, så stiger
vores K
c
også.
Finder man en tabelværdi, vil man også kunne se at mine tal ligger meget tæt op
af K
c
for opløsningen vi har lavet.