exercise/jodklokke.tex

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