Reaktionshastighed

2012

Claus Dam Brogaard

Vejle Tekniske Gymnasium

20-12-2012

Reaktionshastighed

Claus Dam Brogaard KemiVejle Tekniske Gymnasium – 2.Z KemirapportAfleveres 20. december 2012 Reaktionshastighed

IndholdFormålet med forsøget.....................................................................................................................................2

Teori.................................................................................................................................................................2

Reaktionshastighed......................................................................................................................................2

Materialeliste...................................................................................................................................................3

Apparatur.....................................................................................................................................................3

......................................................................................................................................................................3

Kemikalier.....................................................................................................................................................4

Opstilling..........................................................................................................................................................4

Forsøgsbeskrivelse...........................................................................................................................................5

Resultater.........................................................................................................................................................5

Resultatbehandling...........................................................................................................................................6

Fejlkilder.........................................................................................................................................................10

Konklusion......................................................................................................................................................10


Formålet med forsøget1Formålet med øvelsen er at undersøge om reaktanternes koncentration og deres temperatur har betydning for reaktionshastigheden.

Teori2Når man tilsætter syre til en opløsning, som indeholder thiosulfationer, dannes der frit svovl:

2 H+(aq) + S2O32-(aq) S(s) + SO2(aq) + H2O(l)

Den dannede svovl gør opløsningen uklar.

Vi skal måle den tid ∆t, der går fra reaktionens start, indtil man lige netop ikke kan se gennem opløsningen mere.

ReaktionshastighedFor at kunne forstå definitionen af reaktionshastigheden i en kemisk proces bliver vi først nødt til at definere en kemisk reaktion.

En kemisk reaktion kan let beskrives som en proces hvor en eller flere kemiske forbindelser bliver omdannet til andre kemiske forbindelser, A+B+C… ⇔ D+E+F… Denne proces beskriver man igennem et reaktionsskema som vises med reaktanter, som står på venstre side af reaktionspilen, som kan beskrives som de stoffer der reagere sammen og bliver til reaktionsproduktet, som står på højre side af reaktionspilen, som er de forbindelser der dannes under processen. Den kemiske reaktionshastighed kan man beskrive som, tilvæksten af reaktionsprodukter som funktion af tiden, eller som formindskelser af reaktanternes koncentration som funktion af tiden.Reaktionshastigheden kan derfor udtrykkes med formlen:

reaktanterne og produktet

ikke er i samme fase(stoffets tilstand). Hvor den Homogene reaktion er hvor reaktanterne og produktet befinder sig i samme fase(stoffets tilstand).

1 Kopieret fra øvelsesvejledning reaktionshatighed, Formålsafsnittet.2 Kopieret fra øvelsesvejledning reaktionshatighed, Teoriafsnittet.


For både homogene og heterogene reaktioner gælder det, at reaktionshastigheden afhænger af følgende faktorer:

- Stoftype- Aktuel koncentration- Temperatur- Katalysatorer

Katalysatoren er et stof der får enhver reaktion til at forgå hurtigere, derfor har den af betydning for reaktionshastigheden.

At reaktionshastigheden afhænger af den aktuelle koncentration kan udtrykkes med hastighedsudtrykket, som siger:

hvor k er hastighedskonstanten og [A] og [B] er koncentrationerne af de to reaktanter. Disseer opløftet i ordenerne m og n, der tilsammen giver et udtryk for reaktionens orden:ordenen for en reaktion = m + n

hastighedskonstanten k afhænger af den gældende temperatur.

Temperaturen har af den betydning, at en reaktionshastighed altid vil øges når temperaturen hæves. Om omvendt hvis temperaturen formindskes.

Materialeliste

Apparatur Bægerglas Pipetter Stopur Termometer Spatel Bunsenbrænder


Kemikalier 0,4 M natriumthiosulfat 0,4 M saltsyre Demineraliseret vand


Opstilling

Forsøgsbeskrivelse


.

Resultater

Forsøg nr. H2O 0,4 M HCl 0,4 M Na2S2O3 t

Sekunder

Temperatu-

ren. C

1 0 ml 20,0 ml 20,0 ml 18,4 19


2 10,0 ml 20,0 ml 10,0 ml 35,3 20

3 10,0 ml 10,0 ml 20,0 ml 22 20

4 10,0 ml 20,0 ml

opvarmes til 40°

10,0 ml 14,4 35

5 20,0 ml 10,0 ml 10,0 ml 37,6 21

6 15,0 ml 5,0 ml 20,0 ml 24,2 20

7 5,0 ml 20,0 ml

Opvarmes til 40°

15,0 ml 13,1 33

8 15,0 ml 10,0 ml 15,0 ml 26,8 21

Resultatbehandling

3Reaktionshastigheden kan udtrykkes formindskelse af thiosulfation-

koncentrationen pr. Tid:

Vi antager, at formindskelsen af thiosulfatkoncentrationen er den samme i alle fire forsøg. Den svarer nemlig til, at der netop er dannet så meget svovl, at vi ikke kan se gennem opløsningen. Da tælleren har samme i alle forsøgene, kan vi bruge 1/t som mål for reaktionshastigheden.

1) Beregn 1/t i de fire forsøg. Indsæt i skemaet. Koncentrationerne i skemaet gælder lige ved starten af det pågældende forsøg. Vi antager, at de kun aftager ganske lidt, mens målingen står på(der dannes kun en lille mængde svovl). Vi kan derfor regne med, at de målte reaktionshastigheder svarer til de anførte koncentrationer af reaktanterne.

Nr. [H+] [S2O32-] 1/t temperatur

1 0,20 M 0,20 M 0,054348 193 Kopieret fra øvelsesvejledning reaktionshatighed, Resultatbehandlingsafsnittet.


2 0,20 M 0,10 M 0,028329 20

3 0,10 M 0,20 M 0,045455 20

4 0,20 MOpvarmet til 40°

0,10 M0,069444

35

5 0,10 M 0,10 M 0,026596 21

6 0,05 M 0,20 M 0,041322 20

7 0,20 MOpvarmet til 40°

0,15 M0,076336

33

8 0,10 M 0,15 M 0,037313 21

2) Hvilken simpel sammenhæng ser der ud til at være mellem [S2O32-] og reaktionshastigheden


Grafen viser reaktionshastigheden ved forskellige koncentrationer af [S2O32-] ved en konstant

koncentration af [H+].

Vi kan se på grafen ovenover, at sammenhængen vises ved at forøgelse af [S2O32-] giver væsentlig

hurtigere reaktionshastighed.

3) Er der en tilsvarende simpel sammenhæng mellem reaktionshastigheden og [H+] ?

Grafen viser reaktionshastigheden ved forskellige koncentrationer af [H+] ved en konstant koncentration af [S2O3

2-].

Vi kan se på grafen ovenover, at sammenhængen mellem forøgelse af [H+] ikke giver mærkværdig hurtigere reaktionshastighed.


4) Ifølge en grov regel fordobles kemiske reaktioners hastighed for hver 10 graders opvarmning. Passer vores forsøg nogenlunde med denne regel ?

Grafen viser reaktionshastigheden ved forskellige temperaturer med konstante koncentrationer af [H+] og [S2O3

2-].

Hvis vi kigger på resultaterne: Reaktionshastighed Temperatur

0,028329 20

0,069444 35

Kan vi se, at temperaturen følger den grove regel forholdsvis pænt. Vores hastighed stiger med lidt det dobbelte, med lidt over 10 graders forskel i temperatur.

5) Hvordan er koncentrationerne i skemaet beregnet

Koncentrationerne i skemaet er udregnet efter formlen:

Da stofmængden af HCL er konstant efter sammenblandingen af reaktanterne, kan vi udelade den fra ligningen. Vi har volumen af stofferne og den samlede volumen af blandingen. Begge volumener skal dog laves til liter i stedet for milliliter. Vi kan opstille det således:

Som derefter kan omskrives til:


Den første boks (forsøg 1, HCl) kan derved udregnes således:

= 0,2 M (H+)

FejlkilderAf fejlkilder var der er del forskellige. Jeg vil her skrive dem op på punktform sammenmed de ting de forskellige fejlkilder kan resultere i samt hvorfor de gør det. Jeg vil desudenlige kommentere om den specifikke fejlkilde er relevant for vores forsøg og om man kan sedet på resultaterne.

Den vigtigste af fejlkilderne var nok vores afmålinger, der selvfølgelig ikke kan være100 % korrekte når vi gør det manuelt, selv med pipette. Dette har kunnet resultere i at voresresultater både blev større og mindre end det skrevne.

Målingen af tiden kan også være upræcis, da vi manuelt skulle starte og stoppe tiden efter øjemål af når pletten forsvinder. Målingen af tiden har selvfølgelig en stor betydning for vores resultatbehandling.

KonklusionJeg kan konkludere at vores forsøg gik udmærket. Det viser at reaktanternes koncentration og deres temperatur har betydning for reaktionshastigheden. Med dette viste jeg at højere koncentration, dog mest i S2O3

2- tilfælde, og højere temperatur giver hurtigere reaktionshastighed.

Reaktionshastighed

Documents

kemi kemirapport

vi kan se

vi antager

som str

grafen ovenover

samme fase

stoffets tilstand

reaktionshastigheden