De reactie van citroenzuur met soda 
(een endotherme reaktie)

Datum: juli 2002

Principe:

Voor de endotherme reactie van citroenzuur met soda is energie nodig. Met dit experiment bepalen we hoeveel.

Beschrijving:

Natrium carbonaat reageert met citroenzuur in water volgens de reactie:

3Na2CO3.10H2O(s) + 2H3C6H5O7.H2O(s) à 2C6H5O7Na3(aq) + 14H2O(l) + 3CO2(g)

Aangezien het CO2 uit het water ontwijkt is het geen evenwichtsreactie maar een reactie van het type Aà B.

Deze reactie onttrekt energie uit de omgeving, in dit geval het water, hetgeen waargenomen kan worden door het meten van een dalende temperatuur.

Materiaal:

Natrium carbonaat (soda) (10 g)

Ciroenzuur (10 g)

Water (50 g)

Bekerglas

Nauwkeurige thermometer (of Lego Mindstorms RCX met temperatuursensor - zie de foto hiernaast voor de opstelling).

Uitvoering:

  1. Voeg 50 g water toe aan een bekerglas van 100 ml.
  2. Voeg 10 g soda toe aan het water, los alles goed op en meet de temperatuur.
  3. Voeg 10 g citroenzuur toe en meet de temperatuur gedurende en na toevoegen.
  4. Blijf meten totdat de temperatuur weer gaat stijgen.

Meetresultaten en uitwerking:

Ik heb de Lego Mindstorms RCX geprogrammeerd om elke 15 s de temperatuur te meten.
De resultaten worden weergegeven in ondertaande tabel en grafiek.
t (s)
T (C)

0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
360
21,5
19
17,1
16,8
16,7
16,7
16,9
16,9
17
17,1
17,2
17,3
17,3
17,5
17,4
17,5
17,5
17,6
17,6
17,7
17,7
17,8
17,8
18
18

Discussie en conclusie:

De watertemperatuur (50 g) is gedaald van 21.5 C naar 16.7 C, een daling van 4.8 C. DT= 4.8 C

Dit vertaalt zich naar de volgende hoeveelheid energie: 

DHwater  = massa water * DT * specifiek warmte van water

= 50 (g) * 4.8 (C) * 4.2 (J/(g.C))

= 1008 J

We nemen hierbij aan dat de verandering in water temperatuur correspondeert met de reactie-energie.

10 g citroenzuur = 10/210 * 1000 = 48 mmol

10 g soda = 10/286 * 1000 = 35 mmol

We zien hieraan dat we een overmaat aan citroenzuur hebben toegevoegd, hetgeen betekent dat alle soda weggereageerd is.

Voor soda geldt dan: 1008/0.035/1000 = 28.8 kJ/mol

Opmerkingen:

  • Het is niet echt nodig (maar wel  makkelijker) om de Lego Mindstorms RCX te gebruiken. Een handmatige meting is natuurlijk ook mogelijk.
  • Dir is een grove berekening. Het citroenzuur wordt als vaste stof toegevoegd, maar ook voor het oplossen is energie nodig.

Literatuur:

  • Valerie Ludwig Lechtanski; Inquiry-based Experiments in Chemistry; Oxford University Press; 2000; ISBN 0814235708; p. 130-136.

Relevante websites:

 

Appendix:

NQC programma gebruikt voor datalogging
// templog.nqc
// log temperature every 15 seconds for 6 hours
#define SAMPLE_TIME    1500    // 15 seconds
#define DATALOG_SIZE    1440    // 6 hours of data 
task main()
{
        SetSensor(SENSOR_1, SENSOR_CELSIUS);
        SelectDisplay(1);
       CreateDatalog(0);
        CreateDatalog(DATALOG_SIZE);    
       int i = 0;
        while(i < DATALOG_SIZE)
        {
                AddToDatalog(SENSOR_1);
                Wait(SAMPLE_TIME);
                i++;
        }
}

17-01-2017