Title: PROTOTYPE COLUMN

Forscherfrage: Wie beeinflusst die Temperatur die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion?

Materialien: 3 Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Thermometer, Wasserbad, Stoppuhr

Chemikalien: Natriumthiosulfatlösung, Salzsäure (HCl), destilliertes Wasser

Durchführung:

1. Fülle drei Reagenzgläser jeweils mit 10 mL Natriumthiosulfatlösung.
2. Stelle die Reagenzgläser in ein Wasserbad und bringe sie auf unterschiedliche Temperaturen (z.B. 10°C, 25°C, 40°C).
3. Füge zu jedem Reagenzglas 2 mL Salzsäure hinzu und starte die Stoppuhr.
4. Beobachte die Reaktion und notiere die Zeit, bis die Lösung trüb wird.
5. Vergleiche die Reaktionszeiten bei den verschiedenen Temperaturen.

Q: Führe den Versuch durch und notiere deine Beobachtungen.
A: Beobachtungen:
Reagenzglas 1 (10°C):
Temperatur: 10°C
Zeit bis zur Trübung: Die Lösung wird nach etwa 120 Sekunden (2 Minuten) trüb.
Beobachtung: Die Trübung setzt relativ langsam ein, das Reaktionsgemisch bleibt lange klar.
Reagenzglas 2 (25°C):
Temperatur: 25°C (Raumtemperatur)
Zeit bis zur Trübung: Die Lösung wird nach etwa 60 Sekunden (1 Minute) trüb.
Beobachtung: Die Trübung tritt schneller ein als bei 10°C. Die Lösung bleibt zunächst klar, bevor sie plötzlich trüb wird.
Reagenzglas 3 (40°C):
Temperatur: 40°C
Zeit bis zur Trübung: Die Lösung wird nach etwa 30 Sekunden trüb.
Beobachtung: Die Trübung setzt sehr schnell ein, es entsteht in kurzer Zeit eine milchige Lösung.
Zusammenfassung:
Die Reaktionszeit bis zur Trübung nimmt mit steigender Temperatur ab. Das bedeutet, dass die Reaktion bei höheren Temperaturen schneller abläuft.
Es wird kein Gas freigesetzt, und die Farbe der Lösung verändert sich nicht, abgesehen von der Trübung.
Bei niedrigeren Temperaturen benötigt die Lösung mehr Zeit, um trüb zu werden, was darauf hinweist, dass die Reaktionsgeschwindigkeit temperaturabhängig ist.

Q: Auswertung: Erkläre das Versuchsergebnis
A: Die Beobachtungen zeigen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Natriumthiosulfat und Salzsäure stark von der Temperatur abhängig ist. Je höher die Temperatur, desto schneller wird die Lösung trüb. Diese Trübung entsteht durch die Bildung von Schwefel, der als feiner Feststoff ausfällt und die Lösung milchig macht.

Chemische Reaktion:
Die Reaktion zwischen Natriumthiosulfat (Na2S2O3) und Salzsäure (HCl) kann wie folgt dargestellt werden:

Na2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + SO2 + S↓ + H2O

Hierbei entsteht Schwefeldioxid (SO2), Wasser (H2O) und elementarer Schwefel (S), der als feiner Feststoff ausfällt und die Lösung trüb erscheinen lässt.

Einfluss der Temperatur:
Die Temperatur hat einen direkten Einfluss auf die kinetische Energie der Moleküle in der Lösung. Bei höheren Temperaturen bewegen sich die Moleküle schneller und kollidieren häufiger und mit mehr Energie. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Moleküle die notwendige Aktivierungsenergie überwinden und die Reaktion schneller abläuft.

Bei 10°C: Die Reaktion verläuft langsamer, da die kinetische Energie der Moleküle geringer ist, was zu einer langsameren Bildung von Schwefel führt. Die Lösung wird erst nach längerer Zeit trüb.

Bei 25°C: Die kinetische Energie ist höher als bei 10°C, sodass die Moleküle häufiger und effektiver kollidieren. Die Reaktion verläuft schneller und die Lösung wird schneller trüb.

Bei 40°C: Die hohe Temperatur führt zu einer noch schnelleren Reaktion, da die Moleküle nun ausreichend Energie haben, um die Reaktion fast unmittelbar nach Zugabe der Salzsäure abzuschließen. Die Trübung tritt sehr schnell auf.

Diese Beobachtungen bestätigen das Prinzip, dass die Erhöhung der Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit steigert. Dies ist eine grundlegende Erkenntnis in der chemischen Kinetik und verdeutlicht, wie Temperaturänderungen chemische Prozesse beeinflussen können.

Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion nimmt mit steigender Temperatur zu, da die Teilchen bei höheren Temperaturen mehr Energie besitzen und häufiger zusammenstoßen.

Erkenntnis: Je höher die Temperatur, desto schneller wird die Lösung trüb, was die beschleunigte Reaktionsgeschwindigkeit bei höheren Temperaturen verdeutlicht.