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