Samarin i kolsyrat vatten

Det har med reaktionshastighet att göra, men jämvikten spelar delvis in. Brustabletten ”vill” avge koldioxid till det omgivande vattnet, men om det redan är mättat på koldioxid (dvs nära jämvikt) så kan det inte avge mer koldioxid till vattnet. Det är en faktor som försvårar upplösningen. Brustabletten måste därmed avge koldioxid i gasfas genom att skapa bubblor i vattnet, eller så måste koldixoid avges från vattnet för att tabletten ska fortsätta att lösas upp. Det kostar energi att skapa bubblor eftersom gasen måste utföra ett arbete och tränga undan omgivande vatten. Denna process kallas för nukleation eller kärnbildning. Om det redan finns bubblor närvarande kan det avges mer koldioxid till dessa istället för att skapa helt nya bubblor, vilket inte kostar lika mycket energi.

Det är alltså inte helt självklart ifall det går snabbare eller tar längre tid att lösa upp samarin i kolsyrat vatten jämfört med vanligt kranvatten. Denna uppgift har varit uppe flera gånger tidigare i forumet med varierande resultat. Det spelar roll vad vattnet har för temperatur, hur bubbligt det är, om man använder tabletter eller pulver osv. 

Men eftersom båda lösningar hade samma temperatur och en hel brustablett så är det väl enbart jämvikten som förlängde reaktionshastigheten. För de faktorer som påverkar reaktionshastigheten enligt boken är koncentration, temperatur, katalysator och finfördelning av ämne. Och dessa faktorer är ju lika i båda lösningar.

Eftersom reaktionen inte är helt i jämvikt, förskjuts den fortfarande åt höger? Eller kommer koldioxiden att reagera med vattnet och förskjuta den åt vänster?

Kommer koldioxiden att avges i form av avdunstning eller hur menar du?

Jag tror att den som har gjort uppgiften är ute efter att det tar längre tid att lösa upp tabletten i kolsyrat vatten eftersom det då finns mer koldioxid löst i vattnet, vilket gör att systemet befinner sig närmre jämvikt redan från början. Det måste då avges koldioxid till luften innan mer av brustabletten kan lösas upp.

Det jag menar är att det är en förenkling av verkligheten. Resonemanget är inte komplett eftersom det finns faktorer som skulle kunna göra att det går snabbare att lösa upp tabletten i kolsyrat vatten. Många andra som har postat samma uppgift här har dessutom fått det resultatet. Vilken temperatur man utför experimentet vid (även fast samma person använder samma temperatur hela tiden kan olika laboranter ha olika temperaturer), formen på tabletten, omrörning, bubblighet etc. påverkar alla hur snabbt det går att lösa upp tabletten. Men det är universitetskemi, så du behöver nog inte göra uppgiften så pass krånglig.

Alltså jag förstår principen med jämvikt osv. Men fattar inte riktigt reaktionen i detta sammanhang. Jag tror jag förstår bättre om jag skriver ner det i en reaktionsformel. Jag vet att brustabletten består av samarin, men jag vet inte vad det är för ämne och hur den reagerar för att bilda koldioxid (i både vanligt och kolsyrat vatten).

Samarin innehåller natriumbikarbonat.

Natriumbikarbonat - eller på kemispråk natriumvätekarbonat, är det aktiva ämnet i Samarin. Det reagerar med magsyran och lindrar t.ex. vid sura uppstötningar. Men det är inte natriumvätekarbonaten ensamt som får det att bubbla. Det finns en syra i tabletten också. När den reagerar med vätekarbonatjonerna bildas kolsyra som sedan sönderfaller till koldioxid och vatten. Gasbubblorna gör att lösningen rörs om, vilket gör att tabletten snabbare löses upp i vattnet. 

Detta är inte unikt för Samarin utan alla brustabletter innehåller natriumvätekarbonat tillsammans med en syra (t.ex. citronsyra) som ska hjälpa till att lösa upp det aktiva ämnet snabbare.

Okej, så istället för att skriva reaktionen med en specifik syra då inget är angivet så kan jag skriva oxoniumjoner? 

I vanligt kranvatten blir reaktionen då?: 

2HCO₃ (s) + H₃O+ (aq) → 2H₂CO₃ (aq) + OH- (aq)

H₂CO₃ (aq) → H₂O (l) + CO₂ (g)

Men i kolsyrat vatten? Reagerar vätekarbonaten direkt med kolsyra eller hur blir det?

Det går säkert att söka fram vilken syra Samarin innehåller, citronsyra är vanlig men det finns andra syror också. Men precis som du har påpekat är det egentligen inte viktigt eftersom det är oxoniumjonerna som syran bildar som är intressanta. 

När oxoniumjonerna reagerar med vätekarbonatjonerna bildas kolsyra och vatten. Det är första reaktionen.

Kolsyra är inte stabilt utan sönderfaller till koldioxid och vatten. Det är andra reaktionen (den har du redan skrivit korrekt).

Okej så nu vill jag dubbellkolla att jag har förstått allting rätt.

I kolsyrat vatten bildas koldioxid eftersom kolsyra inte är stabilt. En reaktion sker alltså i vattnet INNAN brustabletten kommer in. Denna reaktion är när kolsyra sönderfaller till koldioxid och vatten:

H₂CO₃ (aq) → H₂O (l) + CO₂

När brustabletten läggs i vatten vill den avge koldioxid, men systemet är redan nära jämvikt och lösningen är mättat (eller nästan?) mättat på koldioxid. Koldioxid måste avges till luften innan tabletten kan lösas. Hur koldioxid avges till luften kanske inte är relevant i uppgiften? Och är det relevant åt vilket håll reaktionen förskjuts?

Precis, så egentligen ska det vara dubbelpil i den reaktionen eftersom kolsyra både kan bilda koldioxid och vatten samt tvärt om. Koldioxid kan avges till luften via gasbubblor som bildas i vätskan/på glasets väggar/på brustabletten, eller vid gränsytan luft-vätska.