Reaktion von Kristallviolettlösung mit Natronlauge
1. Durchführung:
Die Untersuchung der Reaktion erfolgt photometrisch bei einer Wellenlänge
von 560 nm.
Hierzu werden in die Küvette des Photometers 5 mL Kristallviolettlösung (c = 5 * 10-5
mol/L) und 5 mL Natronlauge (c = 0,1 mol/L) gegeben. Beide Lösungen werden schnell
vermischt.
Zuvor wurde die Extinktion mit einer Küvette, die mit demineralisiertem Wasser gefüllt
wurde, auf Null gesetzt.
Die Abhängigkeit der Extinktion von der Zeit (jede volle Minute bis maximal 15 Minuten)
wird bestimmt.
2. Aufgaben zur Auswertung:
3. Beispiel:
Die Extinktionen wurden mit einem Bruno-Lange-Photometer bestimmt.
Zeit (min) |
Extinktion E |
c *10-5 |
ln(c) |
RG *10-6 (mol*L-1/min) |
k (1/min) |
0 | 1,78 | 2,50 | -10,60 | ------ | ----- |
1 | 1,38 | 1,94 | -10,85 | 5,60 | 0,25 |
2 | 1,07 | 1,50 | -11,11 | 4,40 | 0,26 |
3 | 0,82 | 1,15 | -11,37 | 3,50 | 0,26 |
4 | 0,64 | 0,899 | -11,62 | 2,51 | 0,25 |
5 | 0,49 | 0,688 | -11,89 | 2,11 | 0,27 |
6 | 0,38 | 0,534 | -12,14 | 1,54 | 0,25 |
7 | 0,29 | 0,407 | -12,41 | 1,27 | 0,27 |
8 | 0,23 | 0,323 | -12,64 | 0,84 | 0,23 |
9 | 0,18 | 0,253 | -12,89 | 0,70 | 0,25 |
10 | 0,14 | 0,197 | -13,14 | 0,56 | 0,25 |
11 | 0,11 | 0,154 | -13,38 | 0,43 | 0,24 |
12 | 0,08 | 0,112 | -13,70 | 0,42 | 0,32 |
13 | 0,06 | 0,0843 | -13,99 | 0,28 | 0,29 |
Die Berechnung der Konzentrationen erfolgt über eine Verhältnisgleichung und
Auflösen nach der gesuchten Größe unter der Annahme, dass das Lambert-Beersche Gesetz
Gültigkeit hat:
c = c0 * E / E0
Die Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich nach dem Sekantenverfahren (Steigungsdreieck) bestimmen.
In der Tabelle wurde RG berechnet, indem die Differenz zweier aufeinanderfolgender Werte
für die Konzentration durch die Zeitdifferenz (1 min) dividiert wurde.
Die Reaktion ist unter den gegebenen Bedingungen (Konzentration der Natronlauge sehr viel
größer als die Konzentration der Kristallviolettlösung) eine Reaktion 1. Ordnung, da
ln(c) gegen die Zeit aufgetragen in guter Annäherung eine Gerade ergibt.
Dann gilt:
c = c0 * e -k*t
ln(c) = ln(c0)- k *t
Die Geschwindigkeitskonstante ergibt sich aus der Steigung dieser Geraden oder lässt sich
aus der Wertetabelle aus zwei aufeinanderfolgenden Werten für ln(c) berechnen, wie in der
letzten Spalte der Tabelle geschehen:
k = - (ln(c2) - ln(c1)) / (t2 - t1)
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