exercise/jodklokke.tex

   1 % category: unknown
   2 \section{Jodklokke (pulserende)}
   3 \label{Jodklokke} \index{Jodklokke (pulserende)|textbf}
   4 (Oscillerende reaksjon mellom kaliumjodat og hydrogenperoksid)
   5
   6
   7 \subsubsection{Innledning}
   8 I dette forsøket vil det merkeligste skje at en løsning vil skifte
   9 mellom blåfarge og klar, med nesten like tidsintervaller. Ingen har
  10 ennå helt greid å forklare dette fenomenet, da reaksjonene skjer i
  11 en tilstand langt fra likevekt. Reaksjonen foregår i ca. 10 - 15
  12 minutter.
  13 \begin{figure}[h]
  14 \centering
  15 \includegraphics[width=0.80\textwidth]{images/jodklokke/mod_bilde1}
  16 \caption{Utstyrsoppsettet for klokkereaksjonen}
  17 \end{figure}
  18 \index{Kaliumjodat} \index{KIO$_{3}$} \index{Hydrogenperoksid}
  19 \index{Oscillerende reaksjoner} \index{\sv}
  20
  21
  22 \subsubsection{Framgangsmåte}
  23 Det er generelt viktig ved klokkereaksjoner at alt glassutstyr er
  24 rent! Lag 3 forskjellige løsninger slik:\\
  25 \newline
  26
  27 \begin{description}
  28     \item[Løsning A] Løs 21,4 gram kaliumjodat KIO$_{3}$ (bør
  29     finknuses) + 2,3 ml konsentrert \sv i 500 ml destillert vann.
  30     Tilsett svovelsyren forsiktig for å unngå syresprut.
  31     \item[Løsning B] Løs 10,4 gram malonsyre CH$_{2}$(COOH)$_{2}$ og 2,5
  32     gram mangansulfat MnSO$_{4}$  H$_{2}$O i 500 ml destillert
  33     vann.
  34     \item[Løsning C] 50 ml 35$\%$ hydrogenperoksid H$_{2}$O$_{2}$.
  35 \end{description}
  36
  37 \begin{description}
  38     \item[Løsning D] Lag også en stivelses løsning ved å koke opp
  39     150 ml destillert vann og tilsett 1 gram stivelse. Stivelsen
  40     løses bare i kokende vann. Potetmel kan benyttes.
  41 \end{description}
  42 I et 500 ml begerglass som helst står på et rørverk, blander en
  43 følgende:\\
  44 \newline
  45 170 ml løsning A + 125 ml løsning B + 125 ml løsning D og til
  46 slutt 30 ml løsning C.\\
  47 \newline
  48 Reaksjonen starter å skifte farge (oscillere) etter ca. 1/2
  49 minutt. Fargeskifte skjer fortere ved høyere temperatur, og mer
  50 langsomt hvis løsningene fortynnes med destillert vann, altså når
  51 konsentrasjonene avtar.\\
  52 Når reaksjonen slutter å gå, kan den startes igjen ved å tilsette
  53 mer H$_{2}$O$_{2}$ og \sv (20 ml H$_{2}$O$_{2}$ og 5 ml \sv).
  54
  55
  56
  57
  58
  59 \subsubsection{Teori}
  60 For fullstendig forklaring av reaksjonen henvises det til forsøket
  61 med gul pulserende klokke. Reaksjonen kan enkelt beskrives som en
  62 periodisk veksling mellom hastighetene til to reakskjoner.\\
  63 \newline
  64 \begin{description}
  65     \item[(I)] 2IO$_{3}$$^{-}$  +  5H$_{2}$O$_{2}$  +  2H$^{+}$  =  I$_{2}$  +  5O$_{2}$  +  6H$_{2}$O
  66     \item[(II)] I$_{2}$  +  stivelse  =  Blå-svart kompleks
  67     \item[(III)] I$_{2}$  +  11H$_{2}$O$_{2}$  =  2IO$_{3}$$^{-}$  +  2H$^{+}$  +  10H$_{2}$O
  68 \end{description}
  69 I reaksjonen (I) reduseres jodat til fritt jod. Fritt jod danner et
  70 blått kompleks med stivelse. Deretter oksideres jod til jodat med
  71 hydrogenperoksid. Jodkomplekset ødelegges og løsningen blir
  72 fargeløs igjen.\\
  73 \newline
  74 Legg merke til at hydrogenperoksid virker som oksidasjonsmiddel i
  75 reaksjon (I) og som et redusksjonsmiddel i reaskjon (II).\\
  76 \newline
  77 Halvreaksjoner:
  78 \begin{description}
  79     \item[Red.middel] H$_{2}$O$_{2}$  =  O$_{2}$  +  2H$^{+}$  + 2e$^{-}$
  80     \item[Oks.middel] H$_{2}$O$_{2}$  +  2H$^{+}$  +  2e$^{-}$  =  2H$_{2}$O
  81 \end{description}
  82
  83
  84
  85
  86 \subsubsection{Tips}
  87
  88 \begin{figure}[h]
  89 \centering
  90 \includegraphics[width=0.80\textwidth]{images/jodklokke/mod_bilde2}
  91 \caption{Manganionenes katalyserende virkning}
  92 \end{figure}
  93
  94 Fyll et kar (begerglass) med en vannløsning av Zalo (vaskemiddel) +
  95 hydrogenperoksid. Det skjer ingen reaksjon. Tilsett så noen korn
  96 MnSO$_{4}$, og en voldsom utvikling av bobler observeres. Tenn på
  97 boblene med ei glødende treflis som påviser O$_{2}$ utvikling. Dette
  98 skulle godt vise manganionenes katalyserende virkning.
  99
 100 \subsubsection{Forsiktig}
 101 Hydrogenperoksid H$_{2}$O$_{2}$ eretsende, og kan eksplodere hvis
 102 det blandes med konsentrerte løsninger av for eksempel mangansulfat.
 103 Konsentrert \sv er etsende og reagerer kraftig med vann.
 104
 105
 106 \subsubsection{Utstyr og kjemikalier}
 107 \begin{table}[h]\begin{tabular}{ll}
 108   Hydrogenperoksid H$_{2}$O$_{2}$ & Ap. \\
 109   Konsentrert \sv & Ap. \\
 110   Malonsyre CH$_{2}$(COOH)$_{2}$ &  \\
 111   Mangansulfat MnSO$_{4}$ $\bullet$ H$_{2}$O &  \\
 112   Kaliumjodat KIO$_{3}$ &  \\
 113   Stivelse (potetmel) &  \\
 114 \end{tabular}
 115 \caption{Kjemikalier til forsøket med Jodklokke}
 116 \end{table}
 117
 118 \index{Malonsyre} \index{CH$_{2}$(COOH)$_{2}$} \index{Mangansulfat}
 119 \index{MnSO$_{4}$ $\bullet$ H$_{2}$O} \index{Kaliumjodat}
 120 \index{KIO$_{3}$} \index{Stivelse} \index{Hydrogenperoksid}
 121 \index{H$_{2}$O$_{2}$}
 122
 123 \nocite{jynge}
 124
 125 \printbibliography