KINETIK-LAB – Das schlecht ausgespülte Becherglas

Kristallviolett ist ein intensiv gefärbter Triarylmethan-Farbstoff. In wässriger Lösung liegt die farbige Form als Kation CV⁺ vor. Ein ausgedehntes konjugiertes Elektronensystem und die Delokalisierung der positiven Ladung führen zu einer starken Absorption im sichtbaren Spektralbereich.

Hydroxidionen greifen am zentralen Kohlenstoffatom des Farbstoffs an. Dadurch wird das ausgedehnte konjugierte System unterbrochen. Die starke Absorption im sichtbaren Bereich verschwindet weitgehend – die Lösung erscheint zunehmend farblos.

Diese Stoffinfo erklärt die Farbänderung. Sie verrät noch nichts darüber, welche Reaktionsordnung vorliegt oder welches Geschwindigkeitsgesetz aus den Messdaten folgt.

Fachlicher Hintergrund: Journal of Chemical Education – Crystal Violet for Spectroscopy and Kinetics.

Mit dem Auge lässt sich erkennen, dass eine Lösung heller oder dunkler wird. Für eine quantitative Messreihe ist diese Beurteilung aber zu subjektiv.

Ein Photometer sendet Licht einer ausgewählten Wellenlänge durch die Probe und vergleicht die einfallende mit der durchgelassenen Lichtintensität. Daraus lässt sich eine objektive Messgröße bestimmen. In diesem Labor verwenden wir dafür ab der eigentlichen photometrischen Messung die Absorbanz A.

Wer das Prinzip von Transmission, Absorbanz, Konzentration und Schichtdicke noch genauer erkunden möchte, kann zusätzlich die interaktive Simulation PhET · Beer’s Law Lab verwenden.

Der Exkurs ist eine Hilfe. Ihr müsst ihn nicht öffnen, wenn eure Gruppe bereits eine begründete Messidee hat.

Eine gekrümmte Konzentrations-Zeit-Kurve kann durch eine geeignete mathematische Darstellung linear werden. Welche Darstellung eine Gerade ergibt, hängt von der Reaktionsordnung ab.

Bei unserer photometrischen Messung ist A − A∞ unter den gewählten Bedingungen proportional zur Konzentration des farbigen Kristallvioletts. Deshalb können wir für die Prüfung der Reaktionsordnung entsprechend A − A∞, ln(A − A∞) und 1/(A − A∞) gegen die Zeit auftragen.

Der Exkurs zeigt das mathematische Prinzip, aber nicht, welche Darstellung eure Messdaten tatsächlich am besten beschreibt. Das müsst ihr aus den Diagrammen entscheiden.