Praktikumsskript Stand: WiSe 2010/2011 - Fachbereich Chemie ...

3. Versuchsgruppe: Modellversuche 25
3.2 Das Hebermodell zum chemischen Gleichgewicht
Erläuterungen:
Chemische Modellexperimente stellen stets nur eine reduzierte Verwirklichung der im Original
ablaufenden Vorgänge dar. Die Reduktion kann dabei unter Umständen so stark sein, dass das
Original kaum noch wieder zu erkennen ist. Gerade zum Hebermodell findet man zahlreiche
Diskussionen über das Pro und Contra in gängigen fachdidaktischen Zeitschriften. Dieses Modell
hat den Vorteil, dass es sich wegen des sehr einfachen Geräteaufwandes auch mit einer größeren
Anzahl von Schülern in kleinen Gruppen als Schülerexperiment ausführen lässt. Es lässt sich für
eine Reaktion nach 1. Ordnung verwenden und außerdem erweitern zu einem Modell für das
chemische Gleichgewicht oder für eine Reaktionsfolge mit Zwischenprodukten.
Versuchsdurchführung:
Der erste Messzylinder ist mit 50 mL Wasser gefüllt, der zweite ist leer. Das Flüssigkeitsvolumen
im ersten Messzylinder stellt die Konzentration des Edukts, das Flüssigkeitsvolumen im zweiten
Messzylinder die Konzentration des Produkts dar.
Um die Reaktion „ablaufen“ zu lassen, wird jetzt aus
beiden Messzylindern unter Benutzung von Glasrohren
unterschiedlichen Durchmessers umgefüllt, bis praktisch
keine Veränderung mehr auftritt.
Für jeden Hubvorgang werden beide Rohre bis auf den
Boden des Messzylinders getaucht, mit einem Finger
verschlossen und das fixierte Wasservolumen gleichzeitig
in den jeweils anderen Messzylinder überführt. So ein
Hubvorgang stellt eine Zeiteinheit mit den Anteilen der
Hin- und Rückreaktion dar.
Lesen Sie nach jeder Übertragungsoperation das Volumen
in beiden Messzylindern ab und geben Sie Ihre Werte
direkt in eine Datei der Tabellenkalkulation Excel ein:
1. Spalte: Zeit,
2. Spalte: Volumen in Messzylinder 1,
3. Spalte: Volumen in Messzylinder 2.
Um die Zahl der Messwerte zu begrenzen, kann die Zahl der Hubvorgänge (d. h. die Zeiteinheiten),
nach denen abgelesen wird, mit Fortschreiten der Reaktion stetig erhöht werden.
Auswertung während des Praktikumstages:
1. Lassen Sie mit Hilfe der Tabellenkalkulation die Werte für beide Messzylinder in ein
gemeinsames Diagramm graphisch auftragen (Volumen gegen Zeiteinheiten).
Markieren Sie hierzu alle drei Spalten und wählen Sie in der Bildschirmleiste „Einfügen“ den
Befehl „Diagramm“, dort unter „Diagrammtyp“ die Variante „Punkt (XY)“. Anschließend
können Sie das Diagramm sinnvoll verfeinern und beschriften.
2. Theoretische Überlegung:
Welche der im Modellsystem beobachtbaren Größen entsprechen
a) der momentanen Geschwindigkeit der Hinreaktion bzw. Rückreaktion,
b) der Geschwindigkeitskonstanten,
c) der Gleichgewichtskonzentrationen?