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

4. Versuchsgruppe: Computerunterstütztes Experimentieren 35
4.3 Eine photometrische Untersuchung der Kinetik
Bei Reaktionen, die mit einer Farbänderung verbunden sind, lässt sich der zeitliche Verlauf mit
Hilfe eines Photometers verfolgen. Der Einsatz eines Computers kann sich dabei als sinnvoll
erweisen, da sich mit ihm Zeit-Umsatz-Kurven auch von relativ raschen Reaktionen aufzeichnen
lassen. Auf diese Weise soll am Beispiel der Reaktion von Kristallviolett mit Hydroxidionen die
Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration aufgezeigt werden.
Theoretische Einführung:
Das Reaktionsschema lautet:
Das Geschwindigkeitsgesetz, in dem die Reaktionsgeschwindigkeit v mit den sich ändernden
Konzentrationen bei einer gegebenen Temperatur verknüpft ist, lautet hier („Krist“ abgekürzt):
v =
d[Krist]
k
x y
dt 1 [Krist]
[OH
] mit einer Konstanten k 1 .
Wenn ein hoher Überschuss an Lauge (0,5 M NaOH) eingesetzt wird, bleibt die Hydroxidionen-
Konzentration während der Reaktion nahezu konstant. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt dann
nur noch von der Kristallviolettkonzentration ab:
v =
d[Krist]
k [Krist]
x
mit einer Konstanten k.
dt
Der Exponent x stellt die Ordnung der Reaktion bezüglich der Kristallviolettkonzentration dar.
Man erhält bei einem hohen Laugenüberschuss für diese Reaktion eine Kinetik 1. Ordnung (x = 1).
Die integrierte Form des Geschwindigkeitsgesetzes 1. Ordnung lautet dann:
ln[ Krist] t k t ln[Krist ] 0 ,
wobei [Krist] t die Kristallviolettkonzentration zur Zeit t und [Krist] 0 entsprechend zu Beginn
angibt (vgl. Erläuterungen zu Versuch 3.1).
Da die Reaktionsgeschwindigkeit unter den gegebenen Bedingungen nur von der Kristallviolettkonzentration
abhängt und das Additionsprodukt mit OH -Ionen farblos ist, kann die Reaktion
colorimetrisch über die Farbänderung verfolgt werden.
Gemessen wird die Transmission T (in %), die mit der Extinktion E über den folgenden
Zusammenhang verknüpft ist:
E = lgT
(Beispiel: Transmission T = 5 % bedeutet T = 0,05 und damit E = lg0,05.)