Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur

1. Geräte und Chemikalien:

10 gleiche Reagenzgläser, Becherglas (250 mL), Dreifuß mit Wärmeleitnetz, Brenner, Stoppuhr, 2 Pipetten (5 mL), 2 Thermometer (100 ^oC), weißes Papier mit Kreuz aus Bleistift.

Natriumthiosulfatlösung  c = 0,1 mol/L
Salzsäure  c = 0,1 mol/L

2. Vorversuch:

In einem Reagenzglas wird zu 5 mL Natriumthiosulfatlösung das gleiche Volumen Salzsäure gegeben.

Aufgaben:

1. Welche Beobachtungen treten auf?

2. Formulieren Sie die Reaktionsgleichung. Hinweis: Neben Schwefel entsteht bei dieser Reaktion Schwefeldioxid, das überwiegend in der Lösung gelöst bleibt.

3. Messreihe:

Es werden Versuche bei unterschiedlichen Temperaturen gemäß der Tabelle (unter 4.) durchgeführt.
Hierzu werden 5 mL Natriumthiosulfatlösung und 5 mL Salzsäure getrennt in zwei Reagenzgläser abgefüllt, die mit Hilfe eines Wasserbades auf die entsprechende Temperatur gebracht werden. Die Temperatur ist dabei mit einem Thermometer in den Lösungen, also in den Reagenzgläsern zu messen. Bei Erreichen der Temperatur werden die beiden Lösungen in einem Reagenzglas zusammengegeben und es wird unmittelbar die Stoppuhr gestartet.
Das Reagenzglas mit der Mischung wird auf das Kreuz auf dem Papier gestellt. Die Uhr wird gestoppt, wenn das Kreuz in Aufsicht gerade nicht mehr zu erkennen ist.

4. Auswertung:  (mit Beispiel)

Der Zeitfaktor ist der Quotient zweier aufeinanderfolgender Zeiten.

Aufgaben:

1. Temperatur und Zeit werden in geeigneter Weise grafisch gegeneinander aufgetragen.
2. Formulieren Sie eine Regel, die sich aus der Messreihe ergibt.
3. Formulieren Sie eine Regel für die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur.

5. Hinweise und mögliche unterrichtliche Ergänzungen:

Die Abhängigkeit zwischen Zeit und Temperatur ist exponentieller Art.
Führt man mit den Messwerten aus dem Beispiel eine exponentielle Regression durch, so erhält man folgende e-Funktion:

Zeit = 301,2 * e ^{(-0,068 * Temperatur)}

Aus dieser Funktion ergeben sich für die Zeiten folgende Werte: