Jodering van aceton Toelichting - CMA

Jodering van aceton
Toelichting
SCHEIKUNDE
Analysemethoden
Spectroscopie
Spectroscopie is een methode voor kwantitatieve analyse waarbij de concentratie van een
opgeloste stof kan worden bepaald aan de hand van de hoeveelheid elektromagnetische
straling die door de oplossing wordt geabsorbeerd. Voorbeelden zijn o.a. atomaire
absorptie spectroscopie (AAS), infrarood (IR) spectroscopie, UV-zichtbaar licht (UV-VIS)
spectroscopie en röntgenspectroscopie. In deze activiteit wordt gebruik gemaakt van
zichtbaar licht.
Wet van Lambert-Beer
De hoeveelheid licht die door de oplossing wordt doorgelaten, is de transmissie (T) en
wordt uitgedrukt in de verhouding van de intensiteit van het doorgelaten licht I en de
oorspronkelijke intensiteit van de lichtbundel I0. In formule:
𝑇=
𝐼
𝐼0
De transmissie is afhankelijk van drie factoren: de molaire extinctiecoëfficiënt ε (in L · mol-1
· cm-1), de concentratie van de stof c (in mol · L-1) en de weglengte van het licht door de
cuvet l (in cm). Hierdoor kan de transmissie als volgt gedefinieerd worden:
𝑇 = 10−𝜀∗𝑐∗𝑙
De reciproke waarde van de transmissie is de extinctie E. Dit is de hoeveelheid licht die
door de oplossing wordt opgenomen. Hiervoor geldt:
𝐸 = −log(𝑇)
Invullen van bovenstaande formule voor T levert dan:
𝐸 = 𝜀∗𝑐∗𝑙
Bij een gegeven oplossing in een cuvet met constante lengte, kan men aannemen dat en
l constant zijn. Dit geeft de volgende vergelijking:
𝐸 =𝑘∗𝑐
Hierin is k de resulterende constante uit het product van ε en l. In deze vergelijking is de
absorptie recht evenredig met de concentratie. Dit wordt ook wel de Wet van LambertBeer genoemd. Op deze manier kan de absorptie gebruikt worden om de concentratie van
een oplossing te meten.
Jodering van aceton – Toelichting
1
Reactiesnelheid
Een chemische reactie is een proces waarbij beginstoffen (reactanten) worden omgezet in
andere stoffen (producten). De snelheid waarmee een product wordt gevormd, kan ook
worden gezien als de snelheid waarmee een beginstof verdwijnt. Dit noemen we ook wel
de reactiesnelheid.
Voor een simpele, één-stapsreactie A → B kan de reactiesnelheid uitgedrukt worden als de
verandering van de concentratie in de tijd, oftewel:
∆[𝐴]
∆[𝐵]
𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 = −
=+
∆𝑡
∆𝑡
Beginstoffen krijgen een min-teken (-) omdat Δ[A] negatief is, maar de reactiesnelheid wel
een positieve waarde heeft. Voor een complexere reactie, waarbij stoffen in een bepaalde
verhouding met elkaar reageren, zoals:
aA + bB → cC + dD
is de snelheid te schrijven als:
1 ∆[𝐴]
1 ∆[𝐵]
1 ∆[𝐶]
1 ∆[𝐷]
𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 = − ∗
=− ∗
=+ ∗
=+ ∗
𝑎 ∆𝑡
𝑏 ∆𝑡
𝑐 ∆𝑡
𝑑 ∆𝑡
De reactiesnelheid kan op verschillende manieren bepaald worden, zoals:




Vorming van gas: meten van het volume gas dat tijdens de reactie verandert;
Vorming van gas: meten van een drukverandering die tijdens de reactie optreedt;
Verandering van kleur: meten van de kleurintensiteit die tijdens de reactie verandert;
Vorming van ionen: meten van de geleidbaarheid die tijdens de reactie verandert.
Reactie-orde
Algemeen kan gezegd worden dat de reactiesnelheid afhangt van de concentratie van de
reagerende stoffen. Voor de reactie:
aA + bB → cC + dD
kan de reactiesnelheid geschreven worden als
𝑠 = 𝑘 ∗ [𝐴]𝑥 ∗ [𝐵]𝑦
Hierin is k de reactiesnelheidsconstante. Deze is echter wel onder andere afhankelijk van
de temperatuur en de verdelingsgraad. De exponenten x en y zijn de reactie-ordes. Deze
hangen af van het reactiemechanisme en moeten experimenteel bepaald worden. Vaak
wijken deze af van de bijbehorende reactiecoëfficiënten in de reactievergelijking.
De som van x en y is de totale orde van de reactie.
2
CMA Lesmateriaal
In een nulde-orde reactie is de snelheid
van de reactie onafhankelijk van de
concentratie van de reactant(en). De
reactiesnelheid is gedurende de hele
reactie hetzelfde. In de figuur hiernaast
geeft de rode lijn een nulde-orde reactie
weer.
In een eerste-orde reactie is de
reactiesnelheid lineair afhankelijk van
de concentratie. Als de concentratie
daalt, daalt de reactiesnelheid met
eenzelfde factor. In de figuur hiernaast
geeft de groene lijn een eerste-orde
reactie weer.
In een tweede-orde reactie is de
reactiesnelheid kwadratisch afhankelijk
van de concentratie. De reactiesnelheid
daalt snel als de concentratie daalt. In
de figuur hiernaast geeft de blauwe lijn
een tweede-orde reactie weer.
Jood en aceton
In deze activiteit bekijken leerlingen de reactie tussen jood en aceton. De reactievergelijking
voor deze reactie is als volgt weer te geven:
C3H6O (aq) + I2 (aq) → C3H5IO (aq) + H+ (aq) + I- (aq)
Aceton + jood  monojoodpropanon + waterstofionen + jodide-ionen
De vergelijking voor de reactiesnelheid voor deze reactie is:
s = k·[I2]x·[C3H6O]y·[H+]z
Hierin zijn x, y en z de reactie-orde voor respectievelijk I2, C3H6O en H+. De totale orde van
deze reactie is dan x + y + z. Bij de experimenten A, B en C verandert tussen A en B
alleen de concentratie aceton. Tussen A en C verandert alleen de concentratie H +. Door
de verandering in reactiesnelheid tussen deze experimenten te bepalen, kan de waarde
voor y en z berekend worden.
Tot slot kan aan de hand van de vorm van de grafieken (zie bovenstaande voorbeelden)
de orde voor I2 bepaald worden.
Jodering van aceton – Toelichting
3