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Akustik |
Beim Beschallen einer mit Stärke versetzten Kalium-Jodid-Lösung tritt sofortige Blaufärbung auf.
Material
Stativfuß
2 x Stativstange, 4kt, l = 400 mm
2 x Doppelmuffe
2 x Universalklemme
Küvette, 150 mm x 55 mm x 100 mm
Glycerin, 250 ml
Kalium-Jodid, feinst, 50 g
Stärke, löslich, 100 g
Ultraschallgenerator
Reines Wasser
Reagenzglas
| Versuchsaufbau
Versuchsaufbau s. Abb. 5 (Ultraschallgenerator Betriebsart: Sinus) Es werden reichlich Kalium-Jodid in reinem Wasser gelöst und anschließend einige Tropfen Stärkelösung hinzugesetzt (Kaliumjodid-Stärke-Lösung). Mit der Lösung werden etwa zu einem Drittel die Küvette und zum späteren Vergleich der Reaktionsgeschwindigkeiten ein Reagenzglas gefüllt. Die Küvette setzt man auf die Stirnfläche des Ultraschallgebers, auf die zuvor einige Tropfen Glycerin als Kopplungsflüssigkeit aufgebracht wurden. |
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Durchführung
Der Ultraschallgenerator wird eingeschaltet und eine mittlere bis hohe Amplitude eingestellt.
Ergebnis
Die der Einwirkung des Ultraschalls ausgesetzte Lösung zeigt nach 1 bis 2 Minuten eine blauviolette Färbung, während bei der Vergleichslösung noch kein Farbumschlag zu beobachten ist. Hier tritt eine entsprechende Verfärbung erst nach Wochen auf.
Die dem Farbumschlag zugrundeliegende chemische Reaktion verläuft bei der Einwirkung von Ultraschall mit viel höherer Reaktionsgeschwindigkeit ab als normal.
Anmerkung
Die im Versuch beobachtete Verfärbung ist auf die folgende Reaktion zurückzuführen:
Die wäßrige KJ-Lösung enthält J-lonen, die in Gegenwart von Sauerstoff oxidiert werden.
Das freiwerdende Jod ergibt zum einen mit KJ die in Wasser lösliche tiefbraune Verbindung Jod-Jodkalium. Zum anderen läuft auch die Reaktion
ab.
Das 
-Ion bildet mit der Stärke eine Einschlußverbindung mit der typischen tintenblauen Färbung. Im vorliegenden Versuch ergibt die Überlagerung beider Reaktionen die beobachtete Verfärbung.
Hinweis
Die chemischen Wirkungen des Ultraschalls wie die im Versuch beobachtete Reaktionsbeschleunigung sind nur zum Teil eindeutig erklärbar. Häufig trägt die Wärmewirkung des Ultraschalls zur Reaktionsbeschleunigung mit bei.
Dass sie im vorliegenden Versuch jedoch nicht der alleinige Auslöser ist, lässt sich zeigen, wenn man die Temperatur der beschallten Lösung misst und die Vergleichslösung auf die gleiche Temperatur erwärmt. Die Reaktion tritt dann bei der Vergleichslösung nicht ein.
In jedem Fall muss sich jedoch eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit auf eine effektive Erhöhung der Zahl der reaktiven Stöße zurückführen lassen, die in diesem Fall durch Ultraschall bewirkt wird.