Ökning av koncentration, reaktionshastighet
Jag skriver på en labbrapport om brustabletter, och verkar alltid fastna vid varje resultat. hehe.
Två försök med brustabletter gjordes. Samma mängd vatten och temperatur.
Däremot hade ena glaset 1 tablett medan det andra glaset hade 3 tabletter. Det tog långsammare för det andra glaset att lösa fullständigt och jag förstår inte varför. Ökar man koncentrationen så bör ju reaktionen gå snabbare? Är det fel eller är det något jag inte hajar?
För vissa reaktioner ökar bildningen av produkten, när mer reaktant tillsätts, eller som du skrev med en högre koncentration. Det gäller fram för allt när en av reaktanterna begränsar reaktionens hastighet. Men i ditt fall gick det långsammare, så att det var tre gånger så mycket material (brustabletterna) gjorde inte att alla tabletter löstes upp snabbare. Brustabletterna har ju redan allt i sig för att reagera med vattnet och lösas upp, och det finns mycket mycket mer vatten än material att lösa upp.
Hur lång tid det tar för reaktionen att bli klar beror även på hur mycket material som skall reagera, motsvarande att det tar ungefär tre gånger så lång tid att vika tre handdukar, jämfört med att vika endast en. Så om du räknar per brustablett gick det snabbare eller långsammare att lösa upp de tre tabletterna?
Alltså om jag dividerar resultatet (i tid) i tre så tar det snabbare. Men jag förstår inte riktigt varför, och hur jag ska motivera det.
Om hastigheten vore lika stor, borde det ta tre gånger så lång tid för att tre gånger så mycket skall reagera.
Är inte hastigheten och hur lång tid det tar för de att reagera samma sak? Varför tar det längre tid?
Det är lite knepigare med denna laboration, då det är flera reaktioner som sker i flera steg. Tillsammans leder alla reaktionerna till att brustabletten löses upp och koldioxiden försvinner från vattnet. Och de sammanlagda reaktionernas hastighet kan begränsas varje individuellt steg. Så att säga att hastigheten borde öka, blir svårt att göra utan lite mer information.
Därför nämnde jag antalet brustabletter. Om den övergripande hastigheten (tablettens totala upplösning) skulle vara oförändrad, skulle tiden även vara lika. Är den övergripande hastigheten lägre, går något av stegen långsammare.
Det kan med andra ord finnas mer än en sak som begränsar hur snabbt reaktionen går. Att hastigheten skulle öka med fler tabletter, som du sett, verkar ju inte stämma det gick istället långsammare.
Det kanske blir enklare att greppa helheten om du först beskriver samtliga reaktioner, de som tillsammans gör att brustabletten löses upp helt.
Okej!
Detta är reaktionsformeln för upplösning av en brustablett i vatten.
2HCO₃ (s) + H₃O+ (aq) → 2H₂CO₃ (aq) + OH- (aq)
H₂CO₃ (aq) ⇌ H₂O (l) + CO₂ (g)
Nästan, brustabletter brukar innehålla natriumvätekarbonat (NaHCO3), d.v.s. saltet av syran tillsammans natriumjoner efter att en proton avgetts. Och utan åskådarjonen (Na+) har vätekarbonatjonen en negativ laddning.
Din första rad är en jämvikt (men den är förskjuten åt höger), samt båda raderna står i jämvikt till varandra, då båda inkluderar kolsyran.
Sedan är det ytterligare en jämvikt mellan koldioxiden löst som gas i vätskan, och koldioxiden i luften ovanför.
Och för att brustabletten skall kunna lösas upp helt behöver koldioxiden gå från att vara löst i vätskan till luften ovanför. Hastigheten med vilken tabletten/tabletterna löses upp beror på helheten, och begränsas oftast av ett steg.
Så om du har tre gånger så mycket av natriumvätekarbonatsaltet i de tre brustabletterna, leder inte det nödvändigtvis till att upplösningen går tre gånger snabbare - det finns flera jämvikter som påverkar hastigheten.
2NaHCO₃ (s) + H₃O+ (aq) ⇌2H₂CO₃ (aq) + OH- (aq)+ 2Na+
H₂CO₃ (aq) ⇌ H₂O (l) + CO₂ (g)
CO₂ (aq)⇌CO₂ (g)
Är detta rätt?
Jag förstår att det i verkligheten påverkas av flera olika faktorer, men vart ska jag avgränsa allt? Jag vet inte hur jag ska analysera mina resultat. Det känns som att skriva "flera saker påverkar hastigheten" inte är en tillräcklig bra motivation till varför 3 brustabletter löste sig långsammare
Hur lång tid tog det för 1 brustablett, och hur lång tid tog det för 3 att lösas upp? (inte för att det hjälper till med svaret på dina frågor, men jag blev lite nyfiken).
Jämviktsreaktionerna ser bra ut. Precis vilken av jämviktsreaktionerna som begränsar upplösningen av brustabletten, är knepigt att svara på (Teraeagle beskrev det här om dagen här på PA ungefär som "det finns många trådar om detta, med olika resultat").
1 tablett: 40.16 sekunder
3 tabletter: 67.92 sekunder
Jag förstår att den är knepig att svara på, men ”problemet” med denna uppgift är att jag har fått färdiga resultat (alltså inte utfört laborationen). Jag ska bara skriva en rapport utifrån resultaten så det känns som att det är något de är ute efter men som jag inte riktigt kommer fram till.
Ja från tiderna låter det som en "papperslaboration", för mätvärden är för exakta för att innehålla användbar information i decimalerna. Om jag t.ex. sitter med ett tidtagarur, så visar displayen förvisso hundradelar, men jag kan inte läsa av och trycka på stoppknappen tillräckligt exakt för att hundradelar, och t.o.m. tiondelar skall innehålla "korrekt information", dessa är mer "brus". Du kan använda alla siffror, men jag skulle lägga in en brasklapp om att decimalerna (f.f.a. hundradelarna) inte är trovärdiga (p.g.a. mätosäkerheten).
I rapporten bör du sammanställa vad som sker. De tre jämvikterna du skrev (raderna) är kan beskrivas som en och samma jämvikt.
Du vet även att det tog ca 1,7 gånger så lång tid att lösa upp tre tabletter, jämfört med en. Men tittar du per brustablett så tar det endast 56% av tiden att lösa upp var och en av brustabletterna - så sett till mängden av startmaterial/reaktant går det snabbare med tre brustabletter än en.
Och detta kan du använda i diskussionen, för att argumentera för att en av reaktionsstegen är begränsande, eller flera. Du verkar inte ha mer mer mätdata än tiderna, så det går inte riktigt att definitivt säga att den enda eller den andra jämvikten är begränsande. Men om du vill kan du argumentera för den/de reaktionssteg(en) som du tror är begränsande, för något steg begränsar reaktionen med en brustablett, och samma eller ett annat begränsar reaktionen med tre brustabletter.
Lösningen blir ju begränsad ju mer koldioxid som bildas av kolsyran. Så för att brustabletterna ska fortsätta kunna lösas behöver koldioxid gå över i gasform. Det är den enda möjliga orsaken för begränsning som jag tänker på. Men isåfall borde det väl begränsa både reaktionerna?
Men eftersom det tog 56% snabbare att lösa var och en av brustabletterna i lösningen med 3 stycken, betyder det att det stämmer med att reaktionshastigheten tar snabbare med ökad koncentration. Men jag trodde att den totala reaktionen skulle ta snabbare.
Är det någon felkälla som ger tiderna; eller är det något med reaktionen? Båda lösningar har ju samma förutsättningar/förhållande så även fast det tar långsammare för 3 tabletter att lösa upp så borde det ta ännu långsammare för en tablett att lösa upp?
