Experiment des Monats Mai 2008 Fällungs-Kinetik

Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt insbesondere von den Konzentrationen der beteiligten Stoffe und der Temperatur ab. Dieses einfache Experiment ist gut geeignet, diese Abhängigkeiten zu zeigen. Der Verlauf der Fällungsreaktion läßt sich auf einem kontrastreichen Untergrund (z.B. einem schwarzen Kreuz auf weißem Papier) leicht verfolgen.

Geräte und Chemikalien:
Erlenmeyerkolben 100 ml, 3 Meßzylinder, Wasserbad mit Heizplatte, Eis, Thermometer, Stoppuhr, weißes Blatt mit schwarzem Kreuz
0,2-molare Natriumthiosulfat-Lösung, 2-molare Salzsäure.

Durchführung:
Zuerst wird die Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit untersucht. Dazu werden unterschiedliche Mengen Thiosulfat mit der gleichen Menge Salzsäure umgesetzt:
(1) 50 ml Na₂S₂O₃-Lösung +   0 ml Wasser + 5 ml Salzsäure
(2) 40 ml Na₂S₂O₃-Lösung + 10 ml Wasser + 5 ml Salzsäure
(3) 30 ml Na₂S₂O₃-Lösung + 20 ml Wasser + 5 ml Salzsäure
(4) 20 ml Na₂S₂O₃-Lösung + 30 ml Wasser + 5 ml Salzsäure
(5) 10 ml Na₂S₂O₃-Lösung + 40 ml Wasser + 5 ml Salzsäure
Die Lösungen jeweils in einem Erlenmeyerkolben zusammengeben, gut schütteln und gleichzeitig die Uhr starten. Den Kolben auf das scharze Kreuz stellen und die Zeit messen, bis das Kreuz nicht mehr erkennbar ist. Es ist darauf zu achten, daß alle Versuche bei der gleichen Temperatur (Raumtemperatur, ca. 20°C) durchgeführt werden.
In einem zweiten Schritt wird die Temperaturabhängigkeit untersucht, beispielsweise bei 10°C, 20°C, 30°C und 40°C. Dazu wird die Zusammensetzung (4) verwendet. 20 ml Thiosulfat-Lösung und 30 ml Wasser im Kolben zusammengeben und im Wasserbad auf 30°C bzw. 40°C erwärmen. Dann 5 ml Säure zugeben und die Uhr starten. Erst jetzt wird die genaue Temperatur gemessen. Wiederum warten, bis das schwarze Kreuz nicht mehr sichtbar ist. Für die Durchführung bei 10°C wird der Ansatz in Eiswasser gekühlt.

Erklärung:
Durch Protonierung der Thiosulfat-Ionen entsteht Thioschwefelsäure. Diese ist nicht stabil und zerfällt in schweflige Säure (bzw. Schwefeldioxid + Wasser) und elementaren Schwefel (als S₈). Der Schwefel-Niederschlag führt zu einer Trübung der Lösung (vgl. EdM 09/1999)
       S₂O₃^2– + 2 H⁺ H₂S₂O₃ SO₂ + H₂O + S ¯
Das sehr einfach gestaltete Experiment lässt zunächst nur qualitative Aussagen zur Reaktionskinetik zu. Es zeigt, daß bei abnehmender Konzentration die Reaktionszeit immer länger wird, die Reaktionsgeschwindigkeit also abnimmt.
Die Temperaturabhängigkeit bestätigt die "RGT-Regel": bei einer Erhöhung der Temperatur (T) um 10 K verdoppelt sich in etwa die Reaktionsgeschwindigkeit (RG).

Gefahren:
Salzsäure ist ätzend.

Entsorgung:
Die neutralisierten Lösungen können zum Abwasser gegeben werden.

Literatur & Links:
M. Jäckel, K. T. Risch (Hrsg.): "Chemie heute". Hannover: Schroedel, 1988
E. Habekost, A. Habekost: "Einführung in die Reaktionskinetik". PdN-Ch 44 (1995), 9-13
Jens Salzner: persönliche Mitteilung

April 2008: Jodat-Nachweis

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Seite erstellt am: Mittwoch, 30. April 2008, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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