Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
0
Reaktionen mellem persulfationer og
iodidioner
Kemirapport september 2011
Eksperiment udført af:
Mathilde 3.p
Anja 3.p
Camilla 1.p
Eksperiment udført 26. august
STX 3.g
Kommentar [R1]: Hvem er gæsten?
Kommentar [R2]: Har du glemt, at du
er rykket op?
Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
1
Formål:
Formålet med forsøget er at finde ud af hvilken betydning reaktanternes koncentration har for den
pågældendegivende reaktion og finde et hastighedsudtryk for reaktionen, der forløber mellem
persulfationer og iodidioner.
Teori:
Reaktioners hastigheder afhænger af:
1) stoffernes egenskaber
2) reaktanternes koncentrationer
3) temperaturen
4) katalysatorer/inhibitorer
5) ved heterogene reaktioner: reaktanternes overfladeareal
I denne rapport fokuseres på reaktanternes koncentrationer, og hvordan disse påvirker
reaktionshastigheden.
Den kemiske reaktionshastighed kan defineres som: tilvæksten af reaktionsproduktet som funktion
af tiden eller som formindskelse af reaktantens koncentration som funktion af tiden.
Reaktionen vi vil undersøge hastighedsudtrykket for, er reaktionen mellem persulfationer og
iodidioner:
Reaktionshastigheden vil i dette tilfælde derfor udregnes ved at finde formindskelsen af
persulfationer som funktion af tiden, beskrevet ved udtrykket:
.
Da vi har med reaktanterne persulfat og iodid at gøre vil hastighedsudtrykket for reaktionen være:
hvor k er hastighedskonstanten, som er afhængig af temperaturen og
og
er
koncentrationerne af de to reaktanter. De er opløftet i ordenerne m og n, der tilsammen giver et
udtryk for reaktionens orden.
Fint
Materialer:
Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
2
Apparatur: Bægerglas(100 mL), to pipetter(10 mL & 20 mL), reagensglas, spatel, stopur.
Kemikalier: 0,200 M Na
2
S
2
O
8
, 0,100 M Na
2
S
2
O
8
(med 0,100 mol Na
2
SO
4
pr. L), 4,00·10
-3
M
Na
2
S
2
O
3
(med stivelse), 0,200 M KI, 0,200 M NaCl.
Fremgangsmåde:
Vi hældte 20 mL 0,200 M Na
2
S
2
O
8
-opløsning i et bægerglas og tilsatte 10,0 mL
4,00·10
-3
M Na
2
S
2
O
3
med stivelse. Derefter hældte vi det angivne(i skemaet under
forsøgsresultaterne) volumen 0,200 M KI og 0,200M NaCl i bægerglasset, og stillede bægerglasset
på et hvidt stykke papir. I det øjeblik saltsyren og kaliumiodiden blev hældt over i bægerglasset,
startede vi et stopur. Så snart blandingen begyndte at blive blå, stoppede vi uret.
På samme vis lavede vi resten af forsøgsserien.
Anden forsøgsserie, blev også lavet på samme måde, bortset fra koncentrationen af
persulfationerne, der her var 0,100 M.
Forsøgsresultater:
Første forsøgsserie
Forsøg nr.
V(0,200 M
Na
2
S
2
O
8
)
V(0,200 M KI)
V(0,200 M NaCl)
Δt
1
20,0 mL
20,0 mL
0 mL
21,9 s
2
20,0 mL
15,0 mL
5,0 mL
28,9 s
3
20,0 mL
10,0 mL
10,0 mL
45,9 s
4
20,0 mL
5,0 mL
15,0 mL
134,7 s
Anden forsøgsserie
Forsøg nr.
V(0,100 M
Na
2
S
2
O
8
)
V(0,200 M KI)
V(0,200 M NaCl)
Δt
5
20,0 mL
20,0 mL
0 mL
32,2 s
6
20,0 mL
15,0 mL
5,0 mL
35,8 s
7
20,0 mL
10,0 mL
10,0 mL
75 s
8
20,0 mL
5,0 mL
15,0 mL
155 s
Efterbehandling/diskussion:
Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
3
1. For at udregne reaktionshastigheden, bruges formlen:
(grunden til at
lige dette tal bruges til udregning af hastigheden, forklares i punkt 6).
Forsøg
nr.
Startkoncentrationer
v (M/s)
[S
2
O
8
2-
]
[I
-
]
1
0,080 M
0,080 M
1,83E-05
2,85E-03
2
0,080 M
0,060 M
1,38E-05
2,88E-03
3
0,080 M
0,040 M
8,72E-06
2,72E-03
4
0,080 M
0,020 M
2,97E-06
1,86E-03
5
0,040 M
0,080 M
1,24E-06
3,88E-04
6
0,040 M
0,060 M
1,12E-06
4,65E-04
7
0,040 M
0,040 M
5,33E-07
3,33E-04
8
0,040 M
0,020 M
2,58E-07
3,23E-04
2. Målserierne er her afbildet i grafer med v som funktion af iodidionkoncentrationen:
y = 0,0003x - 2E-06
R² = 0,9966
0,00E+00
2,00E-06
4,00E-06
6,00E-06
8,00E-06
1,00E-05
1,20E-05
1,40E-05
1,60E-05
1,80E-05
2,00E-05
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
v (M/s)
[I-] (M)
1. måleserie
Kommentar [R3]: Hvilken enhed får k?
Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
4
Det kan ud fra graferne ses at n har værdien 1, da de er lineære.
3. Ved at sammenligne målserie 1 med målserie 2, og de delforsøg, der har ens
iodidionkoncentration, kan jeg finde ud af værdien af m:
0,080 M [S
2
O
8
2-
]
0,040 M [S
2
O
8
2-
]
Stigning i
reaktionshastighed
(%)
0,080 M [I
-
]
1,83E-05
1,24E-06
47 %
0,060 M [I
-
]
1,38E-05
1,12E-06
24 %
0,040 M [I
-
]
8,72E-06
5,33E-07
63 %
0,020 M [I
-
]
2,97E-06
2,58E-07
15 %
Hvis reaktionen er af 0. orden mht. S
2
O
8
2-
forandres reaktionshastigheden ikke, hvis
koncentrationen af S
2
O
8
2-
fordobles(altså stiger reaktionshastigheden 0 %).
Hvis reaktionen er af 1. orden mht. S
2
O
8
2-
fordobles reaktionshastigheden, hvis koncentrationen
af S
2
O
8
2-
fordobles(altså stiger reaktionshastigheden 100 %).
Hvis reaktionen er af 2. orden mht. S
2
O
8
2-
firdobles reaktionshastigheden, hvis koncentrationen
af S
2
O
8
2-
fordobles(altså stiger reaktionshastigheden 300 %).
Den gennemsnitlige stigning i reaktionshastigheden ved fordobling af S
2
O
8
2-
koncentrationen er
37,25 %. Selvom denne procent er tættere på 0 end den er på 100, vil jeg tro at reaktionen er en
y = 2E-05x - 1E-07
R² = 0,9469
0,00E+00
1,00E-06
2,00E-06
3,00E-06
4,00E-06
5,00E-06
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
v (M/s)
[I-] (M)
2. måleserie
Kommentar [R4]: Den kunne også
være 0. Men den er lineært voksende.
Kommentar [R5]: En fin måde at stille
det op på!
Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
5
1. ordens reaktion mht. S
2
O
8
2-
, da der trods alt sker en stigning i reaktionshastigheden ved
forøgelse af koncentrationen af S
2
O
8
2-
. Desuden kan mulige fejlkilder eller måleusikkerhed,
være med til at give mindre præcise resultater. Flot databehandling – der er en rigtig god måde,
at stile det op på.
4.
Forsøg
nr.
Startkoncentrationer
v (M/s)
[S
2
O
8
2-
]
[I
-
]
1
0,080 M
0,080 M
1,83E-05
2,85E-03
2
0,080 M
0,060 M
1,38E-05
2,88E-03
3
0,080 M
0,040 M
8,72E-06
2,72E-03
4
0,080 M
0,020 M
2,97E-06
1,86E-03
5
0,040 M
0,080 M
1,24E-06
3,88E-04
6
0,040 M
0,060 M
1,12E-06
4,65E-04
7
0,040 M
0,040 M
5,33E-07
3,33E-04
8
0,040 M
0,020 M
2,58E-07
3,23E-04
Størrelsen i skemaets sidste kolonne er konstanten k, der afhænger af temperaturen og
varierer alt efter hvilken reaktion man har med at gøre.
Da k er en konstant, skulle tallet k gerne være det samme i alle 8 delforsøg. Da dette ikke er
tilfældet, kan derfor tales om mulige fejlkilder. En fejlkilde kan bl.a. være, at det er svært at
bedømme lige præcis, hvornår man mener blandingen er blevet blå og at der går en vis
reaktionstid, fra man ser blandingen blive blå, til man får trykket på stopuret.
For at få en mere præcis k-værdi, tager jeg gennemsnittet af alle k-værdierne jeg har regnet
mig frem til:
enhed?
5. Reaktionens hastighedsudtryk, kommer til at se ud som følger:
ok, men 1-tallerne er unødvendige.
6. Grunden til at begyndelseskoncentrationen af
bliver
er fordi
koncentrationen bliver mindre, når volumenet bliver større. Idet de 10 mL 4,00·10
-3
M
Na
2
S
2
O
3
(med stivelse) bliver blandet ned i et bægerglas med 20,0 mL 0,200 M Na
2
S
2
O
8
og
20,0 mL 0,200 M KI, falder koncentrationen:
.
Der forløber to reaktioner på samme tid indtil
er opbrugt, nemlig følgende reaktioner:
Kommentar [R6]: Husk enhed.
Kemi-rapport 09/09-11 Camilla 31.p
6
(1)
(2)
Da reaktion (2) forløber meget hurtigere end (1), vil iodmolekylerne, straks blive genomdannet til
iodidioner, inden de kan nå at reagere med stivelsen i blandingen, og give den blå farve.
Omdannelsen af iodmolekylerne kan altså foregå så længe, der er thiosulfationer tilbage i
bægerglasset. Når det er opbrugt, vil blandingen blive blå. Da der er en startkoncentration af
thiosulfationer på
, ved vi at når blandingen bliver blå, er den mængde blevet
omdannet. Da thiosulfationerne reagerer 2:1 med iodmolekylerne ved vi, at der er blevet omdannet
en halv så stor koncentration af iodmolekyler når blandingen bliver blå, nemlig
. Da
der for hvert omdannede persulfation bliver et iodmolekyle, ved vi at koncentrationen af
persulfationer i det øjeblik alle thiosulfationerne er omdannet, er formindsket med
.
Fint
7.
er beregnet ved først at tage koncentrationen og gange med det volumen
man tilsætter. Man har nu stofmængden og denne divideres med det samlede volumen af
alle de blandinger, der kommer i bægerglasset.ok
8. Første måling: [S2O82-]%-ændring = 4,00 × 10-4 / 0,08 = 0,005 0,005 × 100 = 0,5%
Anden måling: [S2O82-]%-ændring = 4,00 × 10-4 / 0,04 = 0,01 0,01 × 100 = 1%
Disse fejl har ikke en særlig stor betydning da de udgør en meget lille procentdel af
resultatet. Det kan dog være en af mange små fejlkilder, der gør at vores resultater ikke er så
præcise.ok
9. Som forklaret under punkt 6, bliver iodidionerne omdannet igen i reaktion (2), så snart de er
blevet til iodmolekyler.
ok
Konklusion:
Reaktionen mellem persulfationer og iodidioner er en 2. ordens reaktion, idet det er en 1. ordens
reaktion mht. persulfat og en 1. ordens reaktion mht. iodid. Reaktionens hastighedsudtryk, ser ud
som følger
ved stuetemperatur.
En rigtig flot rapport – men husk en enhed på k.