Το φαινόμενο Tyndall και η ταχύτητα αντίδρασης

Η αντίδραση μεταξύ Θειοθειικού νατρίου και υδροχλωρίου είναι μια πολύ γνωστή αυτοξειδοαναγωγική αντίδραση κατά την οποία παράγεται θείο και διοξείδιο του θείου: 

 Άτομα θείου στο διάλυμα σχηματίζουν συσσωματώματα (κυρίως με την οκτατομική του μορφή) με αποτέλεσμα το σχηματισμό κολλοειδούς και σταδιακό θόλωμα του διαλύματος (φαινόμενο Tyndall). Η αντίδραση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παράδειγμα για την επίδειξη του χρώματος του ουρανού, όπως φαίνεται και στο επόμενο βίντεο, όπου μέσα στο πλαστικό ποτήρι έχουμε ρίξει αρχικά λίγες σταγόνες διαλύματος HCl 2Μ και μετά προσθέτουμε περίπου 10 mL διαλύματος θειοθειικού νατρίου 0,2Μ, ενώ κάτω ακριβώς από το ποτήρι έχει τοποθετηθεί ένας φακός με LED λευκού χρώματος. 

 Θα χρησιμοποιήσουμε την ίδια αντίδραση για να ελέγξουμε αν και πως εξαρτάται η ταχύτητα της αντίδρασης από τη συγκέντρωση του διαλύματος HCl. Κατ' αρχάς χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο σταγονόμετρο μετρήσαμε πως απαιτούνται 20 σταγόνες για να συμπληρωθεί όγκος ίσος με 1mL. Μετά καταταγράψαμε σε βίντεο πέντε διαφορετικά πειράματα που κάναμε ως εξής: 

1ο πείραμα: 20 σταγόνες HCl 2M + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

2ο πείραμα: 15 σταγόνες HCl 2M + 5 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

3ο πείραμα: 10 σταγόνες HCl 2M + 10 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

4ο πείραμα: 5 σταγόνες HCl 2M + 15 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

5ο πείραμα: 2 σταγόνες HCl 2M + 18 σταγόνες Η₂Ο + 9 mL δ/τος Na₂S₂O₃ 0,2M 

Με τον τρόπο αυτό το διάλυμα του HCl μαζί με το προστιθέμενο νερό έχει πάντα όγκο 1 mL, ενώ το τελικό διάλυμα έχει πάντα όγκο 10 mL. Συνεπώς σε κάθε πείραμα έχουμε σταθερή τη συγκέντρωση του θειοθειικού νατρίου και μεταβλητή τη συγκέντρωση του διαλύματος HCl. Η μεταβολή στο θόλωμα του διαλύματος καθορίζεται από τη συγκέντρωση του παραγόμενου θείου και συνεπώς μπορούμε να εκτιμήσουμε την ταχύτητα της αντίδρασης από το χρόνο (καλύτερα το αντίστροφο του χρόνου) που χρειάζεται το διάλυμα για να αποκτήσει συγκεκριμένο βαθμό θολώματος (ή φωτεινότητας καλύτερα). Το πλαστικό ποτήρι στο οποίο πραγματοποιείται η αντίδραση τοποθετείται πάνω σε ένα κομμάτι χαρτιού στο οποίο έχουμε σχεδιάσει με μπλε μαρκαδόρο ένα "X". Καθώς η αντίδραση εξελίσσεται, το διάλυμα θολώνει και σταδιακά το "Χ" εξαφανίζεται: 

 Το βίντεο κάθε πειράματος αναλύεται με τη βοήθεια του Tracker. Δημιουργούμε μια τροχιά τύπου "Περιοχή RGB" που είναι μια μικρή κυκλική περιοχή στα διάφορα καρέ του βίντεο, της οποίας το Tracker υπολογίζει τη φωτεινότητα. Τοποθετούμε την "Περιοχή RGB" στο κέντρο του μπλε "Χ" και αναπαράγοντας το βίντεο το Tracker σχεδιάζει την καμπύλη μεταβολής της φωτεινότητας σε συνάρτηση με το χρόνο. 

 Μεταφέροντας τα δεδομένα της ανάλυσης των πέντε πειραμάτων στο Excel παίρνουμε την επόμενη γραφική παράσταση μέσω της οποίας μπορούμε να επιβεβαιώσουμε την εξάρτηση της ταχύτητας της αντίδρασης από τη συγκέντρωση του διαλύματος HCl.