Formål
Formålet med denne opgave er at bestemme forskydningen i et ligevægtssystem ved forskellige indgreb og at undersøge hvor godt teori og praktisk passer.
Teori
Ligevægt og forskydning
Et forsøg er i ligevægt, vil det sige den har en ligevægtskonstant Kc. For at finde ud af om en reaktion er i ligevægt bruges ligevægtsloven:
Kc = [C]^c*[D]^d / [A]^a*[B]^b
Kc = ligevægtskonstanten
[C]^c*[D]^d / [A]^a*[B]^b = reaktionsbrøken (rb)
Vi bruger denne formel i opgaven til at bestemme om der sker en forskydning mod højre eller venstre i ligevægtsloven. Det gør vi ved at kigge på om ligevægtskonstanten er større end reaktionsbrøken.
Hvis Kc er lige så stor som reationsbrøken er reaktionen i ligevægt. Kc = rb ligevægt
Hvis Kc er mindre end reationsbrøken sker en forskydning mod venstre. Kc => rb venstre
Hvis Kc er større end reationsbrøken sker en forskydning mod højre. Kc <= rb højre
Indgreb i ligevægtssystem
Der er 3 måder man kan lave et indgreb i et ligevægtssystem. De 3 ting er:
1. ændring på koncentrationen,
2. ændring på volumen (tryk)
3. ændring på temperaturen
Koncentration
Man kan ændre på koncentration ved at tilsætte mere af et stof i en ligevægts reaktion. Dette medfører at reationsbrøken bliver doblet så stor som Kc. Dette medfører at system kommet ud af ligevægt og der sker en forskydning mod højre indtil den opnås en ligevægt igen.
Volumen
Metoden man at ændre på volumen gøres ved at tilsætte mere opløsningsmiddel så den kemiske blanding blive fortyndet. En højere stofvolumen medfører at Kc bliver mindre end reaktionsbrøken. Dette vil føre til at system kommer ud af ligevægt uden yderligere indgreb. Fordi reaktionsbrøken er større end Kc sker en forskydning mod højre.
Temperatur
Ligevægtkonstanstanten afhænge af temperaturen. Når vi taler om temperatur kan en reaktion enten være exoterm eller endoterm. Når en reaktion forgår under høj varme sker der en forskydning i den endoterme reaktions retning. Ved kraftig nedkøling sker en forskydning i den reaktions exoterme retning.
Le Chateliers regel
Le Chateliers var en fransk kemiker der levede fra 1850-1936. Le Chateliers formulerede en princippet om hvordan man kan forudsige forskydningen og retning inden reaktionen er lavet.
Denne regel blev kaldt Le chateliers princip
”Et ydre indgreb i et ligevægtssystem fremkalder en forskydning, som formindsker virkningen af indgrebet” (Fundet i kemi bogen niveau B side 34)
Regel skal dog bruges med forsigtighed da man nemt kan komme til at fejlfortolke resultater.
Materialer
7 reagensglas
Stativ
Konisk kolbe 250 mL
Måleglas, 10 mL
Spatel
2 bægerglas, 250 mL
2 bægerglas, 500 mL
Termometer
Is
Kemikalier
0,1 M Fe(NO3)3
0,1 M KSCN
0,002 M KMnO4
0,1 M AgNO3
Fe(NO3)3
Askorbinsyre
Fremgangsmåde/metode
Fremgangsmåde:
Først hældes 200 mL vand op i en 250 mL kolbe. Så tilsætter vi 10 mL 0,1 M Fe(NO)3 og 10 mL 0,1 M KSCN i vores blanding og rør rundt med en spatel. Hold godt øje med blanding når stoffet bliver tilsat, iagttagelser noteres. Besvar givet de givende arbejdsspørgsmål til hvert forsøg mens øvelsen bliver lavet. Herefter fylder vi de 7 reagensglad en 1/3 del op med blandingen. Brug det syvende glas til at sammenligne med og til at konstatere om forskellen på før og efter.
Forsøg 1:
I dette forsøg tilsætter vi en spatelfuld fast Fe(NO)3 til glas nr. 1 og rør rundt. Sammenlign med glas 7 er der sket noget?
Forsøg 2:
I forsøg 2 vil vi reducere mængden af Fe3 til Fe2 dette gøres ved at tage vores reagensglas nr. 2 og tilsætter nogle få korn askorbinsyre.
Forsøg 3:
Tilsæt en spatelfuld KSCN i reagens glas nr. 3.
Forforsøg til forsøg 4:
I dette forsøg tager man et reagensglas og hælder nogle få mL 0,1 M KSCN opløsning og et par dråber 0,1 M AgNO3.
Forsøg 4:
Tag reagensglas nummer 4 og tilsæt nogle dråber 0,1 M AgNO3
Forsøg 5:
Først tages to 250 mL bægerglas frem, fyld det første bægerglas op med 50 grader varmt vand og.det andet fyldes op med is. Placer reagensglas nr. 5 i bægerglasset med det varme vand og reagensglas nr. 6 i bægerglasset med is i. Lad dem stå i minimum 15 min og sammenlign herefter med reagensglas nr.7
Forforsøg til forsøg 6:
I dette forforsøg tages 2 bægerglas og fylder dem næsten halvt op med 0,002 M KMnO4. Sæt glassene op ved siden af hinanden på et hvidt stykke papir. Hæld nu rent vand op i det ene glas så der er dobbelt så meget væske i. Sammenlign de to glas.
Forsøg 6:
Rens de to bægerglas og gør det samme som du gjorder i forforsøg 6 bare med den røde ligevægtsblanding.
Resultater
| 1.forsøg | 2.forsøg | 3.forsøg | 4.forsøg | 5.forsøg | 6.forsøg |
Hurtig / langsom | hurtig | Hurtigt. Langsommere hvis man tilsætter mindre | Hurtig | langsom | Langsom | Langsom |
Højre eller venstre | Svagt mod højre
| venstre | Højre | Venstre | Varm lidt mod højre
Kold lidt mod venstre | Venstre |
Iagttagelser | Blev lidt mørkere | Gik fra rød til klar Langsommere da man tilsatte mindre | Blev meget mørk | Bliver svagt lysere dråbe for dråbe. Hvidt bundfald | Varm svagt mørkere Kold svagt lysere | Bliver lysere jo mere vand der er. |
Fejlkilder |
| Vi tilsatte meget C-vitamin. |
|
|
|
|
Uddybning af resultaterne og svar på arbejdsspørgsmål
Forforsøg 1:
Der skete en hurtig reaktion når stofferne blev blandet sammen og giver en rød farve. Den røde farve fortæller at den er i ligevægt.
Omskrivning af ligevægtsloven for ligevægten
Kc = [C]^c*[D]^d / [A]^a*[B]^b => Kc = [FeSCN] / [FE]^[SCN]
Konklusion og diskussion af forsøget
Dette forsøg er meget vellykket da vi ud fra omskrivning af ligevægtsloven for ligevægten. Vi fandt ud af at der skete en meget hurtig reaktion og at stofferne var i ligevægt.
Forsøg 1
Da vi tilsatte vores kemikalier fik vi en hurtig reaktion som gav en lidt mørkere farve.. Vi bruger Fe3+ ioner i dette forsøg, og ud fra ligevægtsloven blive Fe3+ reduceret til Fe2+ for at kunne danne FeSCN2+.
Konklusion og diskussion af forsøget
Ud fra den ”mørkerøde” farve må der være sket en lille forskydning mod højre. Vi har i dette forsøg også vist at Fe3+ reduceres til Fe2+.
Forsøg 2
I dette forsøg kom vi først til at tage for meget C vitamin ned i reagensglasset, det medførte en meget hurtig reaktion og en et farveskift til en klar vandagtig farve. Vi lavede forsøget om pga. det kun var meningen vi skulle tilsætte et par få korn i blandingen, da vi gjorde dette skete det samme bare meget langsomt. Ud fra den klare farve må der være sket en forskydning mod venstre.
Konklusion og diskussion
Ud fra dette forsøg kan vi konkludere at der ikke er blevet dannet noget FeSCN2+ da vi fik en klar farve. Selvom vi lavede en fejlkilde i forsøg 2 fortæller det os at hvis man øger stofmængden kan reaktionen gå hurtigere.
Forsøg 3
I forsøget skete en hurtig reaktion og farven blev meget mørkere. Den mørke farve fortæller os at der er sket en forskydning mod højre.
Konklusion og diskussion
I dette forsøg fandt vi ud af at der var sket en forskydning mod højre. Forskydning mod højre fortæller os kc større end reaktionsbrøken og det resultere i vi får en mørkere farve.
Forforsøg 4:
Der sker en hurtig reaktion og blandingen bliver lysere, der dannes hvidt bundfald.
Ion - reaktionsskemaet for forsøget:
Ag+ NO-3 + K+ SCN- => KNO3 (aq) + AgSCN (s)
Konklusion og diskussion af forsøget
Vi fandt ud af at forsøget dannede hvidt bundfald. Vi fik også uddelt en ion reaktionsskema for forsøget. Bundfaldet skyldes at AgSCN er tungtopløseligt.
Forsøg 4
Vi ser i dette forsøg en meget langsom reaktion og farven bliver let lysere og danner hvidt bundfald. Ud fra blanding bliver lysere må der ha været sket en forskydning mod venstre.
Konklusion og diskussion af forsøget
Lige som forforsøget dannes hvidt bundfald der sker en forskydning mod venstre.
Forsøg 5
I dette forsøg sker vi efter 10 min små ændringer i farven. Reagensglasset der lå i det varme vand blev svag mørkere og det andet reagensglas blev svagt lysere. Reaktionerne var meget langsomme. I glasset der blev opvarmet, sker der en lille forskydning mod venstre og glasset i det varme vand mod højre fordi den bliver lysere.
Endoterm og exoterm
Når temperaturen går op sker en endoterm forskydning
Når temperaturen går op sker en exoterm forskydning
Konklusion og diskussion
I dette forsøg vist hvilken betydning temperaturen har forskydningen på reaktionen. Vi fik også lavet en exoterm forskydning og endoterm forskydning.
Forforsøg 6:
I dette forsøg ser vi der ikke er nogen forskel på de to bægerglas selvom det ene glas volumen er dobbelt så stor.
Konklusion og diskussion
Ud fra forsøg her kan vi se at volumen i dette forsøg ikke har nogen betydning farven. Dette forsøgs formål var at viser det ikke altid sker en forskydning når man fordobler volumen.
Forsøg 6
Når vi tilsætter vand i det ene bægerglas og derved fordobler volumen sker vi en hurtig reaktion hvor farven bliver lysere. Ud fra farven må der være sket en forskydning mod venstre.
Konklusion og diskussion
I dette forsøg ser at når man tilsætter vand fortynder man koncentrationen og får en forskydning mod venstre.
Fejlkilder for alle forsøg
- man kan komme til at tilsætte for meget eller for lidt stofmængde
- stoffer du tilsætter, kan sætte sig på glasset
- fejlbedømning af farveskift
- reagensglassene og bægerglassene kan være beskidte og indeholde kemikalie rester
- i forsøgende med temperaturskift kan man komme til at vente forlænge, så temperaturen er ændret. I forsøget kan man også komme til at vente for kort tid, så stoffet i reagensglasset ikke har fået den optimale temperatur.
Konklusion (passer resultaterne med teorien)
Opgaven her har hjulpet til at få en større forståelse af indgreb i ligevægt praktik og teoretisk. Vi kan konkludere at forsøget er meget vellykket da teori og praktisk i nogen høj grad passer sammen.