Jämviktsläge brustabletter i vattenlösning
Hej! Jag sitter och klurar på varför mitt resultat ser ut som det gör. Jag har läst runt lite och sett att flera fått liknande resultat, men inte heller kommit fram till varför och endast fått rådet att göra om försöket, men eftersom det verkar vara en trend vill jag ändå se ifall det ligger någonting i det.
Jag ska undersöka tiden det tar för en brustablett att lösas upp i vatten respektive kolsyrat vatten. Jag fann att ju fler brustabletter jag adderade, desto längre tid tog det för dem att lösa upp sig, förutom för den andra brustabletten som skulle lösas upp. Den gick det snabbare för, än för den första, i respektive försök.
Enligt Le Chateliers princip så blir det motsägelsefullt. Den jämviktsreaktion som ställer in sig är: HCO3- + H+ ⇄ H2CO3. Eftersom det redan finns kolsyra i det kolsyrade vattnet, är jämviktsläget närmre än för vanligt kranvatten, vilket betyder att den reaktionen går långsammare. Med kranvattensförsöket finns dock inte kolsyra närvarande vilket förskjuter jämvikten kraftigt till höger, och reaktionen när man stoppar i en brustablett gå då mycket fortare.
Jag förstår trenden som följer att ju närmre jämvikt man kommer, desto längre tid tar reaktionen. Det jag inte förstår dock är varför dt går fortare för den andra brustabletter att lösa upp sig? Är detta endast ett felaktigt resultat eller ligger det något i det? Mha Chateliers princip känns det väldigt motsägelsefullt.
Rent generellt har inte jämviktsläget något som helst att göra med reaktionshastigheten, det är två olika saker. En reaktion kan vara kraftigt förskjuten åt höger men om reaktionen åt höger sker väldigt långsamt kommer man ändå att ha kvar väldigt mycket av reaktanterna. Det enda man kan säga är att efter att oändligt med tid har passerat så har jämvikten ställt in sig. Om det då i praktiken sker efter 8 sekunder eller 8 årtusenden går inte att säga enbart genom att studera en jämviktsekvation.
I det här fallet sker reaktionen ganska snabbt, det vet vi av erfarenhet eftersom det bubblar kraftigt när man släpper en brustablett i vatten och eftersom tabletten försvinner relativt snabbt. Det som kan stoppa reaktionen är dock ifall man når jämvikt. Ifall kolsyran blev kvar i vattnet skulle koncentrationen bli så hög att jämvikten nås relativt snabbt. Nu är ju dock inte kolsyra en stabil förening, utan den kolsyra som bildas sönderfaller i koldioxid och vatten. Koldioxiden skapar gasbubblorna. Det som kan begränsa reaktionen är alltså hur pass snabbt man kan bli av med kolsyran vilket i sin tur beror på hur lätt det är att skapa gasbubblorna. Gasbubblor kan inte växa till hur som helst i vätskan, utan de måste utföra ett arbete och trycka undan omgivande vätska när de växer till. Det krävs en liten ”energikick” för att det ska ske. Det är lättare att växa en redan existerande bubbla än att skapa en helt ny bubbla. Det är också enklare att skapa en bubbla vid en fasgräns, t.ex. på brustabletternas yta. Då kräver bubbelbindningen inte lika mycket energi för att äga rum.
Just det där med bubbelbildningen är något som eventuellt kan förklara det som sker. Sätter man i den första tabletten så finns det redan gasbubblor i vätskan som gasen från den andra tabletten kan använda när den bildas vid reaktionen. Då skulle den andra tabletten kunna lösas upp snabbare. Konsekvensen är ju dock att det bildas mer kolsyra med två tabletter vilket gör att man snabbare når jämvikt och i så fall upphör reaktionen helt. Man har alltså en kamp mellan dessa två parametrar. Tillsätter man fler än två tabletter är det möjligtvis så att effekten av mer kolsyra spelar större roll än att det blir ytterligare lite lättare att bli av med koldioxidgasen. Men det är omöjligt att veta utan att göra fler tester, så det är bara min hypotes. Själva fenomenet med att det är svårt att bilda gas i vätska eftersom det kräver energi för att skapa bubblor är dock välkänt. Ångexplosioner är ett annat exempel på det där vatten kan värmas till över 100 grader utan att koka. Vid minsta lilla energitillsats (t.ex. genom en skakning) kan man dock få tillräckligt med energi för att det ska ske en kraftig, explosionsliknande kokning:
