Kinetik: Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid

Computergestützte Experimente - Messung: Temperatur

Reaktionskinetik
Katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumiodid

Ziel: Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der
Konzentration des Katalysators

Peter Keusch

Messwerterfassung mit dem Programm CHEMEX und dem Analog-Digital-Wandler CHEMBOX
IBK electronic + informatic

English version

Chemikalien:
Wasserstoffperoxid 10 %
Durch Verdünnen der 0.43 molaren Kaliumiodid - Lösung werden 0.1075, 0.215 und 0.3225 molare Lösungen hergestellt.

Geräte und Glaswaren:
Magnetrührer
Magnet-Rührstäbchen
Rührstabentferner
Dewargefäß (500 mL) mit Kunststoffdeckel, geeignet für Magnetrührer
Temperatursonde
Vollpipette 8 mL, 25 mL, 50 mL
Entsorgungskanister

Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen:

Wasserstoffperoxid entwickelt eine starke Ätzwirkung auf Haut, Schleimhäuten und Augen. Verschlucken führt zu starken Leibschmerzen sowie Übelkeit und Erbrechen.

Schutzbrille und Schutzhandschuhe erforderlich.

Theoretischer Hintergrund:

Die durch Iodid katalysierte Zersetzung von Wasserstoffperoxid liefert Sauerstoff:

Die Reaktion ist erster Ordnung sowohl bezüglich des Peroxids als auch des Iodids.

Wasserstoffperoxid reagiert mit Kaliumiodid sehr heftig unter Freisetzung von Energie. Da die Reaktion sehr schnell abläuft, steigt die Temperatur der Reaktionslösung rasch an. Folglich kann die Reaktion durch Temperaturmessung verfolgt werden.

Versuchsdurchführung:

Abb. 1: Versuchsaufbau

Die Temperatursonde ist an Eingang Sensor2 der CHEMBOX angeschlossen.

In das Dewar-Gefäß werden 75 mL Wasserstoffperoxid (10 %) und 8 mL einer 0.215 molaren Kaliumiodid - Lösung gegeben. Das Gefäß wird mit einem Kunststoffdeckel, in dessen Bohrung die Temperatursonde gehaltert ist, verschlossen und sofort die Messung gestartet. Sobald die Temperaturkurve abfällt ist die Messwertaufnahme zu beenden.

Das Experiment wird mit einer 0.1075, 0.3225 und einer 0.43 molaren Kaliumiodid - Lösung wiederholt.

Abb. 2: Messbildschirm 0.215 molare Kaliumiodid - Lösung

Versuchsauswertung:

Auswertung der bei der Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit der CHEMBOX erfassten Messdaten in Microsoft Excel

Die Messdaten werden in Microsoft Ecel importiert und hier ein Punktdiagramm mit der Auftragung von T [°C] gegen t [s] erstellt. Durch die markierten Messpunkte des linearen Bereichs der einzelnen Temperaturkurven wird eine Trennlinie gelegt. Der Koeffizient vor x in den Geradengleichungen (y = ax + b) gibt den Wert für die Steigung m an (Abb. 3), der auch unmittelbar auf dem Messbildschirm von Chemex ermittelt werden kann (Abb. 2).

Abb. 3: Einfluss der Konzentrations auf die Reaktionsgeschwindigkeit
Kaliumiodid - Lösung: 1: 0.215 M 2: 0.3225 M 3: 0.43 M

Versuchsergebnis:

Abb. 4: Auftragung der Steigung m gegen die Molarität der Iodid - Lösung

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist der Konzentration des Katalysators proportional (Abb. 4) - ein Charakteristikum für homogene Katalysen, bei denen der Katalysator in der selben Phase wie der Reaktionspartner vorliegt (siehe auch Experiment Katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumdichromat. Die Temperaturkurven zeigen den für katalytische Reaktionen typischen Reaktionsverlauf. Erst nach einer Induktionsphase kommt die Reaktion in Gang (Abb. 2 und 3).

Hinweise:
Computergestützte Experimente Reaktionskinetik: Katalytische Zersetung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumdichromat - eine Reaktion erster Ordnung
Computergestützte Experimente Reaktionskinetik: Katalytische Zersetung von Wasserstoffperoxid mit Kaliumdichromat
Computergestützte Experimente Enzymkinetik: Enzymatische Spaltung von Wasserstoffperoxid mit Katalase
Demonstrationsexperiment auf Video Zersetzung von Wasserstoffperoxid mit Katalase
Kyle Smith und Mark Iannone Improved Data Analysis for an Adiabatic Kinetics Experiment

Liste der Chembox-Experimente