Teori
Svante Arrhenius (1859-1927) fick nobelpris i kemi 1903 för den elektrolytiska dissociationsteorin. Där skiljer han på molekyler och joner. Joner leder ström medan molekyler inte leder ström. Ordet jon myntades av Michael Faraday, från grekiskans ἰόν, från verbet ἰέναι, "att gå", alltså "en gångare".

Tre ”tänkta” historiska demonstrationer som visar på

  1. Skillnaden mellan joners och molekylers ledningsförmåga
  2. Skillnaden mellan starka och svaga syrors protolys
  3. Hur man kan använda ledningsförmågan vid en titrering.

Material

  • Natriumklorid
  • socker
  • väteklorid (konc saltsyra)
  • konc.ammoniak
  • 0,1 M Saltsyra
  • 0,1 M ättiksyra
  • bariumhydroxid
  • 0,2 M svavelsyra
  • BTB
  • Ledningsmätare
  • tvättflaskor
  • titreringsutrustning
  • bägare

 

 

 

 

 

Ledningsprovaren eller konduktivimeter består av två metallstänger insatta i ett urtag.
Strömbrytaren ska bryta både fas och nolla.

Risker vid experimentet
Var försiktig då 220 volt ström kan ge skador. Bariumjoner är giftiga. Använd skyddsglasögon och personlig skyddsutrustning. En riskbedömning ges av undervisande lärare.

1) SKILLNADEN MELLAN JONFÖRENING OCH MOLEKYLFÖRENING

  • Destillerat (avjoniserat) vatten leder inte ström.
  • Tillsätt koksalt till avjoniserat vatten. Lampan lyser efter hand som jonerna frigörs.
  • Tillsätt socker till avjoniserat vatten. Lampan lyser inte. (använd lien mängd socker då det kan finnas spår av föroreningar eller tag extra rent socker s.k. Pro Analysis)

Slutsats
Det finns jonföreningar, vilka leder ström och molekylföreningar, som inte leder ström.

2) PROTOLYS

Visa protolys genom att pumpa klorvätegas (eller ammoniakgas) med en tvättflaska till en bägare med avjon vatten (gärna tillsatt med BTB).

Efterhand som protolysen fortgår, lyser lampan allt starkare.

 

 

 

 

 

 

Förklaring
Det bildas joner genom protolys.

 

 

 

SYRA-BAS-JÄMVIKT

A.
Avjoniserat vatten leder inte ström.
Konc. ättiksyra leder inte ström.
Häll ihop lösningarna.
Lösningen leder:

 

 

 

Jämviktskonstanten ≈ 0,00002 M

B.
Koncentrerad saltsyra ger god ledningsförmåga.
Koncentrerad HCl (6M):

 

 

 

Jämviktskonstanten ≈ 150 M

C.
Jämför skillnader i ledningsförmågan hos 0,1 M HCl och 0,1 M HAc.

Slutsats
Stark syra: Fullständigt protolyserad (består av enbart joner)
Svag syra: Ofullständigt protolyserad (består av joner och molekyler)

3) ELEKTROLYTISK  TITRERING

VARNING: Ledningsförmågeprovaren är inkopplad på nätspänning.
Bägaren: En lösning av 2 g Ba(OH)2 ∘ 8H2O i 200 cm3  vatten, Fenolftalein
Byretten: 0,2 M H2SO4
Startläge: Lampan lyser  /  röd lösning  /  omröring

Försök
Snabbdroppa ca 27 cm3 H2SO4 (lösningen blir grumlig). Därefter sakta droppning (lampskenet minskar gradvis för att slutligen helt försvinna). Indikatorfärgen försvinner. Fortsatt sakta droppning medför att lampan åter börjar lysa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Förklaring
Vid starten innehåller bägaren joner, vilket medför att lösningen, leder ström, dvs lampan lyser.

Ba(OH)2(aq) → Ba2+(aq) + 2OH-(aq)

Vid reaktion med svavelsyra bildas svårlösligt bariumsulfat och vatten, två ämnen, som inte innehåller joner. Följaktligen slocknar lampan.

Ba2+(aq) + 2OH-(aq) +2H+(aq) +2SO42- → Ba(SO)2 (s) + 2H2O(l)

Ks för Ba(OH)2 och Kw medför så låga jonkoncentrationer att lampan inte lyser. Vid överskott av svavelsyra tillförs åter joner och lampan lyser.
 

Till läraren

Ammoniak konc  Frätande, miljöfarligt Fara, H314, H335, H400 och P260, P261, P264, P271, P273, P280, P403+233

Bariumhydroxid Utropstecken, Varning, H302, H332 och P260, P264, P270, P271
Fenolftalein Hälsoskadligt, Varning, H351 och P201, P202, P281, P405
Saltsyra konc Frätande, Utropstecken, Varning H290,H314, H335 och P261, P280, P305+P351+P338, P310

Saltsyra 1M Frätande, Varning, H290

Socker, salt och BTB är ej märkespliktiga

Svavelsyra konc Frätande Dödskalle, Fara, H314, H331 och P260, P264, P271, P280, P301+P330+P331(ej kräkning), P405

Ättiksyra konc Frätande, Brännbart, Fara, H226, H314 och P210, P233, P240, P241, P242, P243, P260, P264, P280, P301+P330+P331(ej kräkning), P405

 

Riskbedömningsunderlag
”Risker vid experimentet” gäller endast de kemikalier som nämnts, under förutsättning att beskrivna koncentrationer, mängder och metod används. Som lärare förväntas du göra en fullständig riskbedömning för dig själv och din elevgrupp.