reaktionshastighet

Är du säker på att laborationen handlar om reaktionshastighet? Det ser ut som en typisk lab för att undersöka förskjutning av jämviktsläget.

Vi undersökte reaktionshastigheten.

Tack på förhand

Vi undersökte reaktionshastigheten.

Då behöver du beskriva bättre hur ni gjorde, för det du har beskrivit nu är en typisk lab för att undersöka förskjutning av jämviktsläget. Nej, förresten, koldioxiden är en gas som bubblar bort, och därför än reaktionen inte reversibel om man gör den i ett öppet kärl. 

Ahh, för vi gjorde laborationen i provrör.

Tack på förhand

Hade ni täta korkar på provrören? Gick vätskan ända upp till korken, så det inte var någon luft i provröret?

Det här är väl ändå ingen typisk jämviktsreaktion? Det skulle betyda att man kan skapa permanganat genom att blanda mangan(II)-joner med koldioxid. Verkar orimligt utan att ha räknat på det.

Däremot är det ganska rimligt att det handlar om reaktionshastighet. Lösningen borde avfärgas när reaktionen har skett samtidigt som det bildas gasbubblor. Att du ska tillsätta en ”knivsudd” mangansulfat tyder på att det inte ska fungera som reaktant (då hade man tillsatt en större mängd) utan snarare som katalysator. I så fall borde du ha fått en snabbare reaktion i provröret där det tillsattes. Hur själva mekanismen skulle se ut i så fall är svårt att svara på, men det verkar vara den enda rimliga förklaringen.

Nej, vi hade inte täta korkar på provrören. 

Men varför avfärgas reaktionen är det för att färgen kommer från MnO4 men mängden av det minskar och då minskar färgen?

Men MnSO4 katalyserade alltså reaktion och på sätt går den snabbare. Men det var även så att två av dessa provrör (som inte hade MnSO4) sattes i vattenbad och det borde väl öka hastigheten på reaktionen ytterligare?

Tack på förhand

Ja, färgen kommer från permanganat.

Om ni värmde provrör i vattenbad borde det ge en snabbare reaktion.

Men av temperatur och koncentration vad påverkar reaktionshastigheten mest? Är det temperatur?

Tack på förhand

Reaktionshastigheten är proportionell mot $e^{-\frac {E_A}{RT}}$ enligt Arrhenius ekvation, där EA är aktiveringsenergin, R är gaskonstanten och T är temperaturen.

Hastigheten kan bero av koncentrationen på olika sätt, men oftast är den proportionell mot koncentrationen eller koncentrationen i kvadrat (en reaktion av första respektive andra ordningen).

Så det är inget av dessa som påverkar mer än den andra?
Tack på förhand

Det är olika från fall till fall och det går inte riktigt att jämföra dem. Det är lätt att dubbla koncentrationen, men det är svårt att dubbla temperaturen. 

H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O

Men när vi gjorde denna labb så var provrören fyllda med detta:

Provrör A: 6 ml H2O, 1,5 ml H2SO4, H2C2O4 2ml, KMnO4 1ml

Provrör B: 5 ml H2O, 1,5 ml H2SO4, 2 ml H2C2O4, KMnO4 2ml

Provrör C: 3 ml H2O, 1,5 ml H2SO4, 2ml H2C2O4, KMnO4  4ml

Provrör D: 6 ml H2SO4, 1,5 ml H2SO4, 2ml H2C2O4, 1 ml KMnO4, en knivsudd MnSO4

Provrör E: 6 ml H2O, 1,5 ml H2SO4, 2 ml H2C2O4, 1 ml KMnO4 (och värmdes till 30 grader celsius)

Provrör F: 6 ml H2O, 1,5 ml H2SO4, 2 ml H2C2O4, 1 ml KMnO4 (och värmdes till 40 grader celsius)

Provrör G: 4 ml H2O, 1,5 ml H2SO4, 4 ml H2C2O4, 1 ml KMnO4

Vi fick svaret att reaktionshastigheterna var (från snabbast till långsammast)

G, F, C, E, B, D, A

Men jag tänker att detta resultat kanske inte stämmer. Jag tänker att F borde vara snabbast då den värmdes mest och sedan E då den värmdes näst mest. Sedan vet jag inte riktigt hur man bör tänka på de andra. Borde inte de med mest KMnO4 ha snabbaste reaktionerna då dem har en högre mängd MnO4.  Dock har några av provrören samma mängd KMnO4 och då måste det vara skillnaden i mängden vatten, H2C2O4 och KMnO4 som avgjorde, men jag förstår dock inte hur det fungerar?
Tack på förhand

Hur kontrollerade ni att reaktionen hade ägt rum?

Vi såg att reaktionen hade ägt rum då lösningen blev färglös.

Tack på förhand

Till att börja med behövs ett jämförbart mått på reaktionshastigheten. Om du har tre gånger så mycket permanganat i ett rör och det försvinner på dubbla tiden så har ju reaktionen ändå gått snabbare. Jag hade räknat ut koncentrationen av permanganat vid start och sedan delat med reaktionstiden. Då får du ett mått som beskriver hur mycket permanganatkoncentrationen i genomsnitt minskar per tidsenhet. Har du gjort något sådant?

Ahh, jag beräknade substansmängden KMnO4 och dividerade med tiden i sekunder resultatet blev: (dock är resultatet av antingen E eller F lite för lågt då vi missade när lösningen blev färglös och på så sätt blev tiden för lång)

Provrör A: 2/483 ≈ 4,1 · 10-3

Provrör B: 4/575 ≈ 6,96 · 10-3

Provrör C: 8/719 ≈ 0,011

Provrör D: 2/412 ≈ 4,85 · 10-3

Provrör E: 2/273 ≈ 7,33 · 10-3

Provrör F: 2/148 ≈ 0,0135

Provrör G: 2/497 ≈ 2,024

(reaktionshastigheten är skriven i mol/s)

Tack på förhand

Du hade alltså 2 mol permanganatjoner i provrör A?

Ja. 

Tack på förhand

Men hur påverkar förändringen av vattnet denna reaktion. Vätejonerna kommer ju från svavlesyran men påverkar vattnet genom autoprotolysen på något sätt vätejonkoncentrationen, så när mängden vatten ökar kommer fler av jonerna från svavelsyran att reagera med vattnet och bilda oxoniumjoner och då borde en ökad mängd vatten ge lägre reaktionshastighet då det ger lägre koncentration vätejoner. Men om man då skulle hetta upp ett provrör där mängden vatten har ökat och mängden KMnO4 har minskat kommer mer vatten dunsta bort och då kommer reaktionshastigheten att öka? Kan det möjligtvis även något att göra med svavelsyrans hygroskopiska egenskaper?
Tack på förhand

Men temperatur kan ju även påverka jämviktsläget. Är det relevant i denna laboration? Eller kan inte jämviktsläget förskjutas i denna reaktion då det inte är en jämviktsreaktion? 

Tack på förhand