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Einführung in die Kinetik V (Kinetische Analyse und Experimente)

Aktivierter Komplex

Eine Reaktion läuft stets über einen Übergangszustand, einen "aktivierten Komplex", ab. Dieser bildet sich aus den Edukt-Molekülen unter Aufnahme der Aktivierungsenergie. In seltenen Fällen kann die Bildung eines solchen aktivierten Komplexes sichtbar gemacht werden. In dem hier vorgestellten Experiment wird die Bildung eines Übergangszustandes durch eine Farbänderung angezeigt.

Untersucht wird die durch Cobalt(II)-Komplexe katalysierte Oxidation von Tartrat (Doppelsalz der Weinsäure) mit Wasserstoffperoxid:

C4H4O62+ 5H2O2 4CO2+ 6H2O+ 2OH

Bei Raumtemperatur und ohne Katalysator läuft diese Reaktion sehr langsam ab. Werden Co2+-Ionen zugegeben, bilden diese mit Tartrat-Ionen und Wasserstoffperoxid Komplexe.

Am Cobalt-Zentrum sind beide Teilchen in einem für die Reaktion aktivierten Zustand und die Redox-Reaktion läuft sehr schnell ab. Man kann die sich hier bildenden Tartrato-peroxo- und Tartrato-superoxo-Komplexe als aktivierte Komplexe auffassen.

2[Co(C4H4O6)3]4 H 2 O 2 [(Co(C4H4O6)2)2C4H4O6(O2)]4 Oxidation 2[Co(H2O)6]2+

Während Aqua- und Tartrato-Cobalt(II)-Komplexe wie Tritartratocobaltat(II)) rosa gefärbt sind,

zeigen die meisten Peroxo- und Superoxo-Cobalt(II)-Komplexe eine grüne Farbe.

Abb.4
η-Superoxo-Cobalt(II)-Komplex
Abb.5
μ-Superoxo-Cobalt(II)-Komplex

Die Bildung dieser Zwischenstufe, also des aktivierten Komplexes, ist somit an der Farbänderung zu erkennen.

Durchführung: 25g Seignette-Salz in 300mL Wasser lösen. 100mL 6%ige Wasserstoffperoxid-Lösung zugeben und das Gemisch im Wasserbad auf etwa 60°C erwärmen. Nun eine Lösung von 1g CoCl2·6H2O zugeben. Es setzt eine starke Gasentwicklung ein. Die Farbe der Lösung wechselt von rosa nach grün. Während der "Grünphase" erreicht die Reaktion ihr Maximum. Danach läßt die Gasentwicklung wieder nach, die Färbung wechselt wieder nach rosa. Vorsicht! Die Reaktion kann sehr heftig ablaufen und stark schäumen: Auffangwanne unterstellen.

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