Natriumvätekarbonat i vatten
Jag har i uppgift att skriva en labbrapport i kemi om upplösningstiden för en brustablett (c-vitamin) i tre olika typer av vatten - kallt kranvatten, varmt kranvatten och kallt, kolsyrat vatten. Detta som del av bedömningen inom kapitlet "Reaktionshastighet". I denna bör det finnas med en reaktionsformel som beskriver den kemiska reaktionen som sker när brustabletten läggs ner i vattnet. På de instruktioner vi har fått står det att natriumvätekarbonatet i brustabletten är det ämne som är intressant för reaktionen. Min fråga är hur denna reaktionsformel ska se ut? Och är det en reaktion som sker eller sönderfaller bara natriumvätekarbonatet när det löses i vattnet?
Har hittills, efter lite research, hittat två olika formler:
1. 2 natriumvätekarbonatmolekyler reagerar med varandra enligt formlen nedan och blir till natriumkarbonat och kolsyra:
2NaHCO3 (aq) → Na2CO3 (aq) + H2CO3 (aq)
Delar av kolsyran delar sedan upp sig i vatten och koldioxid (vilket är gasen som får det hela att bubbla) enligt formeln:
H2CO3 (aq)→ H2O (l) + CO2 (g)
2. Natriumvätekarbonatet sönderfaller direkt till natriumkarbonat, vatten och koldioxid enligt formeln:
2NaHCO3 (aq) → Na2CO3 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
Koldioxiden som bildas löser sig sedan delvis i vattnet och reagerar med vattenmolekylerna och bildar kolsyra enligt formeln:
CO2 (aq) + H2O (l) --> H2CO3
Sedan har jag ytterligare en fråga angående upplösningshastigheten för brustabletten i de olika vattentyperna. Samtliga i klassen fick resultatet att upplösningshastigheten var högst i det varma vattnet, följt av det kolsyrade och till sist det kalla. Varför upplösningshastigheten i det varma och det kalla vattnet ser ut som de gör förstår jag. Men varför är upplösningshastigheten i det kolsyrade vattnet näst högst?
Tacksam för all hjälp!
Ingen av formlerna är den du söker. Den första beskriver att vätekarbonatjoner kan dela upp sig i kolsyra och karbonatjoner. Den andra beskriver att ämnet sönderfaller vid upphettning. Formlerna du behöver är
När koldioxiden bubblar iväg sker omrörning i vätskan och det är det man är ute efter. Här har vi också utelämnat natriumjonerna eftersom de endast är åskådarjoner.
Angående upplösningshastigheten: Ökad temperatur ger alltid snabbare reaktion. Det beror på att temperaturen beskriver hur snabbt molekylerna och jonerna rör sig och de behöver ha en viss hastighet när de kolliderar för att reaktionen ska ske. Det kallas för reaktionens "aktiveringsenergi". Förbränning av trä har t.ex. väldigt hög aktiveringsenergi, annars skulle det självantända vid kontakt med luftens syre.
Det är lite svårare att svara på varför kolsyrat vatten gav en snabbare reaktion, men man kan lägga fram några olika förslag. Något som påverkar reaktioner med gasbildning är hur "lätt" det är för bubblorna att bildas, och det är lättare om det redan finns gasbubblor i vätskan. Det kolsyrade vattnet var troligen "bubbligt" redan från start. Men allt detta är inte något man brukar diskutera inom gymnasiekemin (vilken nivå/kurs hör detta till?), så om det är en fråga ni ska svara på är anledningen troligen något annat. Reaktioner beror ofta på reaktanternas koncentrationer, så man kan också tänka sig att kolsyrans sönderfall till koldioxid och vatten sker fortare om man redan har kolsyra från början. Det är dock ett (i mitt tycke) rätt skakigt resonemang med många antaganden. Det är också möjligt att jag missar någon annan, enklare förklaring i skrivande stund.
Tack för hjälpen!
Jag förstår hela din förklaring men har en del frågor.
Var kommer vätejonen ifrån? Jag vet att det i brustabletten även finns en syra i fast form (citronsyra). Är det härifrån vätejonerna kommer?
En annan fråga jag har är vad som händer med natriumjonerna? Är de fritt lösta i vattnet eller binder de till något annat ämne?
Japp, syran brukar komma från något i tabletten. I det här fallet citronsyra.
Natriumjonerna är bundna till vätekarbonatjonerna i tabletten som ett salt, men när den löses upp finns de som fria natriumjoner i vattnet, Na+(aq).
Okej.
Har bara en fråga kvar. Är det möjligt att den snabbare upplösningshastigheten i det kolsyrade vattnet har att göra med att den innehåller just kolsyra som gör att koncentrationen vätejoner i vattnet är större? Eller protolyseras aldrig kolsyran i en vattenlösning?
Jag skulle inte kunna säga att det är fel, men det finns andra förklaringar som jag ser som mer sannolika. Kolsyra är en mycket svagare syra än citronsyra och avger därför färre vätejoner. Dessutom kommer det låga pH från citronsyran göra att kolsyrans protolys minskas ytterligare. Det jag skrev om att det är enklare att växa en befintlig bubbla än att skapa en ny är vad som händer om man skakar en läskflaska. Då skakar men ner lite luft i flaskan där koldioxid lättare kan lämna vätskan.
Okej! Tack för hjälpen!
