Die Ioduhr
von Constanze Koch
Ziel des Versuchs In diesem Versuch wird die Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Konzentration des Reduktionsmittels untersucht.
Materialien
Chemikalien
Gefahrstoffe
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS-Piktogramme |
|---|---|---|---|
| Wasser | – | – | – |
| Ethanol | H225, H319 | P210, P240, P305+P351+P338, P403+P233 |
|
| Kaliumiodat | H272, H315, H319, H335 | P220, P261, P305+P351+P338 |
|
| Schwefelsäure konz. | H314 | – |
|
| Natriumsulfit wasserfrei | – | – | – |
| Stärke löslich | – | – | – |
Durchführung
Es werden drei Lösungen benötigt, die jeweils wie folgt hergestellt werden:
- Lösung 1: 2,1 g Kaliumiodat in 500 mL demin. Wasser
- Lösung 2: 0,29 g Natriumsulfit + 0,25 g Salicylsäure + 2,5 mL Ethanol + 1 g konz. Schwefelsäure; alles in 500 mL Wasser lösen
- Lösung 3: 1 g Stärke in 50 mL Wasser lösen. Damit sich die Stärke vollständig löst, sollte die Lösung auf einer Heizplatte mit Rührfisch erhitzt werden.
Dann werden in vier Bechergläser jeweils 50 mL der Lösung 2 und 1 mL der Lösung 3 vorgelegt. In weiteren vier Bechergläsern wird die Lösung 1 mit demineralisiertem Wasser unterschiedlich stark verdünnt (siehe Tabelle 1). Dann werden die verdünnten Lösungen von Lösung 1 und die Bechergläser mit den vorgelegten Lösungen 2 und 3 gegeben und die Zeit bis zum Farbumschlag gestoppt.
Beobachtung
Tabelle 1: Verdünnung von Lösung 1 und Messergebnisse der Reaktionszeit.
| Becherglas | Lösung 1 in [mL] | demin. Wasser in [mL] | Reaktionszeit in [sec] |
|---|---|---|---|
| 1 | 6,25 | 40,75 | 70,5 |
| 2 | 12,5 | 37,5 | 31,0 |
| 3 | 25 | 25 | 13,6 |
| 4 | 50 | - | 6,3 |
Der Farbumschlag erfolgt von farblos zu orange-braun.
Abbildungen
-
Abb. 1: Die zusammengegebenen Lösungen vor (links) und nach (rechts) dem Farbumschlag.
Deutung
Es laufen folgende Reaktionen ab:
Das Iodat-Ion reagiert in saurer Lösung mit den Hydrogensulfit-Ionen, die als schwaches Reduktionsmittel fungieren
Oxidation: HSO3-(aq) + H2O(l) → HSO4-(aq) + 2 H+(aq) + 2 e- | x3
Reduktion: IO3-(aq) + 6 H+(aq) + 6 e- → I-(aq) + 3 H2O(l)
Redoxreaktion: IO3-(aq) + 6 H+(aq) + 3 HSO3-(aq) → 3 HSO4-(aq) + 6 H+(aq) + I-(aq)
Wenn das Reduktionsmittel verbraucht wurde, dann reagieren die überschüssigen Iodat-Ionen mit den Iodid-Ionen schlagartig (Farbumschlag) zu elementarem Iod. Es handelt sich um eine Synproportionierungsreaktion.
Oxidation: 2 I-(aq) → I2(aq) + 2e- | x3
Reduktion: IO3-(aq)+ 6 H+(aq) + 6 e- → I-(aq) + 3 H2O(l)
Redoxreaktion: 6 I-(aq) + IO3-(aq) 6 H+(aq) → 3 I2(aq) + 3 H2O(l) + I-(aq)
Das bedeutet, die Reaktionsgeschwindigkeit zeigt eine Konzentrationsabhängigkeit, die von der Konzentration des Reduktionsmittels abhängig ist. Durch die unterschiedlichen Konzentrationen der Lösungen unterscheiden sich die Farbumschläge zeitlich.