Versuchsergebnisse zur Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure

Versuchsergebnisse

Rechnerische Umsetzung der Versuchsergebnisse in graphisch verwertbare Daten

Gruppe

1

2

3

4

  

5

6

  

7

8

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.

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.

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.

MW

MW

  

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.

2. Schritt: Aus der Subtraktion c1(Thio) - c2(Thio) ergeben sich die Dc(Thio)-Werte.

Dieselbe Methode wird verwendet bei der Bestimmung von Dc(HCl) und Dt.

Aus den Dc(Thio)- und Dc(HCl)-Werten wird durch Division mit Dt der entsprechende Wert

Dc(Thio)/Dt bzw. Dc(HCl)/Dt.

Damit sind die entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeitswerte numerisch gebildet. Die Daten gelten nur für die Reaktionstemperatur von 21 °C.

Tabelle 2: Ergebnisse des 2. Rechenschritts

MW
R.-dauer
t=21 °C

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/l/s]

[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.

update am: 06.03.12                                                                                                                                                                                   zurück        zur Hauptseite