Versuchsergebnisse zur Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure
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Versuchsergebnisse |
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Rechnerische Umsetzung der Versuchsergebnisse in graphisch
verwertbare Daten |
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Gruppe |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
7 |
8 |
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Tobias v.Sp.
Valerie K.
Cem K. |
Andre' F.
Thomas Z.
Tobias S. |
Thomas Zi.
Oliver H. |
Dennis S.
Chantal E. |
MW von
1-4 |
Melanie W.
Vanessa S.
Christian K. |
Malika B.
Jasmine T.
Cornelia L. |
MW von
5&6 |
Andre' H.
Rene L.
Raphäl S. |
Thomas K.
Alexander H. |
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V-Nr. |
|
1 |
138 |
140 |
133 |
140 |
137,75 |
60 |
55 |
57,5 |
46 |
64 |
|
2 |
273 |
313 |
230 |
250 |
266,5 |
135 |
105 |
120 |
68 |
262 |
|
3 |
414 |
473 |
400 |
360 |
411,75 |
235 |
162 |
198,5 |
75 |
297 |
|
4 |
573 |
650 |
510 |
480 |
553,25 |
330 |
251 |
290,5 |
126 |
312 |
|
5 |
703 |
702 |
720 |
678 |
700,75 |
440 |
291 |
365,5 |
204 |
390 |
|
tR |
21 |
21 |
21 |
21 |
|
30 |
30 |
|
40 |
? |
Die Werte aus Gruppe 8 sind nicht auswertbar, da die
Temperatureinstellung der Lösungen nicht genau genug erfolgte.
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1. Schritt:
Berechnung der Thiosulfat-Konzentration
c(Thio) und Salzsäure-Konzentration c(HCl) aus den Versuchsangaben. Der Rechengang folgt der
Methode, die auf der Seite
"Konzentrationen"
erläutert wird. Die Zeiten für die Gesamtreaktionsdauer sind die aus
den 4 Versuchsgruppen gemittelten Zeiten. |
Tabelle 1:
Ergebnisse des im 1. Schritt dargelegten Rechengangs.
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MW |
MW |
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|
R.-dauer |
R.-dauer |
R.-dauer |
|
V-Nr. |
V(Thios.) |
V(Wasser) |
V(HCl) |
c(Thios.) |
c(HCl) |
t=21 °C |
t=30 °C |
t=40 °C |
|
1 |
50 |
0 |
5 |
0,045455 |
0,181818 |
138 |
58 |
30 |
|
2 |
50 |
50 |
5 |
0,023810 |
0,095238 |
267 |
120 |
45 |
|
3 |
50 |
100 |
5 |
0,016129 |
0,064516 |
412 |
199 |
75 |
|
4 |
50 |
150 |
5 |
0,012195 |
0,048780 |
553 |
291 |
126 |
|
5 |
50 |
200 |
5 |
0,009804 |
0,039216 |
701 |
366 |
204 |
Die graphische Umsetzung zeigt die Zunahme der Reaktionsdauer
mit abnehmender Konzentration der beiden Reaktionsteilnehmer. Die Graphik stellt
nur die Versuchsergebnisse bei t=21 °C dar.
Die
graphische Auswertung
und Berechnung der Konzentrationen
gibt aber keine Antwort auf die Frage, ob die Konzentrationen beider
Reaktionspartner oder nur die eines (und wenn ja: welcher)
die Reaktionsdauer bestimmen.
Mit der
Methode der Numerischen Differentation
bestimmt man
Konzentrationsdifferenzen, die auf Zeitdifferenzen bezogen werden. Damit hat man
die Reaktionsgeschwindigkeit als Quotient aus Konzentrations- und Zeitdifferenz
gebildet.
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2. Schritt:
Aus der
Subtraktion c1(Thio) -
c2(Thio) ergeben sich die Δc(Thio)-Werte. Dieselbe Methode wird verwendet bei der Bestimmung von
Δc(HCl)
und Δt. Aus den Δc(Thio)- und Δc(HCl)-Werten
wird durch Division mit Δt der entsprechende Wert
Δc(Thio)/Δt
bzw. Δc(HCl)/Δt.
Damit sind die entsprechenden
Reaktionsgeschwindigkeitswerte numerisch gebildet. Die Daten gelten nur
für die Reaktionstemperatur von 21 °C.
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Tabelle 2: Ergebnisse des 2. Rechenschritts
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MW
R.-dauer
t=21 °C |
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|
|
dc(Thio)
dt
|
dc(HCl)
dt
|
|
|
c(Thios.) |
c(HCl) |
dc(Thio) |
dc(HCl) |
dt |
|
V-Nr. |
[mol/L |
[mol/L] |
[mol/L] |
[mol/L] |
[s] |
[mol/Ls] |
[mol/L/s] |
|
1 |
0,0455 |
0,1818 |
138 |
|
|
|
|
|
|
2 |
0,0238 |
0,0952 |
267 |
0,0216 |
0,0866 |
128,8 |
1,68E-04 |
6,72E-04 |
| 3 |
0,0161 |
0,0645 |
412 |
0,0077 |
0,0307 |
145,3 |
5,29E-05 |
2,12E-04 |
|
4 |
0,0122 |
0,0488 |
553 |
0,0039 |
0,0157 |
141,5 |
2,78E-05 |
1,11E-04 |
|
5 |
0,0098 |
0,0392 |
701 |
0,0024 |
0,0096 |
147,5 |
1,62E-05 |
6,48E-05 |
|
3. Schritt: Aus den Konzentrationswerten c1(Thio) und c2(Thio) aus
den Versuchen 1 und 2
wird ein
Mittelwert gebildet. Dasselbe Verfahren wird mit
c2 und c3 usw. analog fortgesetzt und ebenso auf c1(HCl) und c2(HCl) übertragen. Zur
Darstellung der Graphik werden die c(Thio)-Mittelwerte auf der x-Achse aufgetragen und die
dc(Thio)/dt-Werte auf der y-Achse. Dasselbe wird mit c(HCl)-Mittelwerte und dc(HCl)/dt
gemacht. |
Tabelle 3: Zusammengefasste Rechenergebnisse für die
Graphik-Darstellung:
MW
c(Thio)
[mol/l] |
dc(Thio)
dt
[mol/l/s] |
MW
c(HCl)
[mol/l] |
dc(HCl)
dt
[mol/l/s] |
|
0,035 |
1,68E-04 |
0,139 |
6,72E-04 |
|
0,020 |
5,29E-05 |
0,080 |
2,12E-04 |
|
0,014 |
2,78E-05 |
0,057 |
1,11E-04 |
|
0,011 |
1,62E-05 |
0,044 |
6,48E-05 |
Ergebnisse der graphischen Umsetzung:
Beide Abbildungen zeigen eine
fast lineare Abhängigkeit der
Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration beider Teilnehmer. Damit kann
diese Reaktion auch zur Einführung des Begriffs der
Momentangeschwindigkeit
genommen werden und zur
graphischen Bestimmung der
Geschwindigkeits-Konstanten.
Aus didaktischen Gründen wird aber die
Reaktion
Magnesium-Salzsäure dem vorgezogen, weil sie als Reaktion pseudo-1.-Ordnung
leichter und genauer auszuwerten ist. |