Die reaktionsgeschwindigkeit chemischer reaktionen
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Die Reaktionsgeschwindigkeit chemischer Reaktionen. Ein Experimentalvortrag von Gianpaolo Lo Re Raphaela Kokol Jonathan Göhring. Gliederung:. Einleitung Reaktionsordnung Kollisionstheorie 3.1 Versuch : Mehlstaubexplosion Temperaturabhängigkeit 4.1 Versuch: Entfärbung Kristallviolett

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Presentation Transcript


Die reaktionsgeschwindigkeit chemischer reaktionen

Die Reaktionsgeschwindigkeit chemischer Reaktionen

Ein Experimentalvortrag von

Gianpaolo Lo Re

Raphaela Kokol

Jonathan Göhring


Gliederung

Gliederung:

  • Einleitung

  • Reaktionsordnung

  • Kollisionstheorie

    3.1Versuch: Mehlstaubexplosion

  • Temperaturabhängigkeit

    4.1 Versuch: Entfärbung Kristallviolett

  • Katalyse Würfelzucker

  • Konzentrationsabhängigkeit

  • Versuch: Natriumthiosulfat HCl

  • Bedeutung der Reaktionsgeschwindigkeit


Einleitung

Einleitung:

  • A2 und X2: Konzentration nimmt ab

  • AX: Konzentration nimmt zu


Reaktionsgeschwindigkeit ist ma f r nderung der konzentrationen

Reaktionsgeschwindigkeit ist Maß für Änderung der Konzentrationen


Die reaktionsgeschwindigkeit chemischer reaktionen

aber


Auftragung der konzentrationen in abh ngigkeit von der zeit

Auftragung der Konzentrationen in Abhängigkeit von der Zeit:


Reaktionsordnung

Reaktionsordnung

  • Summe der Exponenten der Konzentrationsparameter im Geschwindigkeitsgesetz


Reaktionen 1 ordnung

Reaktionen 1. Ordnung

Bsp.:


Steigung der geraden k immer gleich

Steigung der Geraden = -k (immer gleich!)

Auftragung von lnc(A) gegen die Zeit


Zum zeitpunkt der halbwertszeit ist

zum Zeitpunkt der Halbwertszeit ist

Berechnung der Halbwertszeit:


Reaktionen 2 ordnung

Reaktionen 2. Ordnung

Bsp.:


Auftragung von 1 c a gegen die zeit

Auftragung von 1/c(A) gegen die Zeit:


Berechnung der halbwertszeit

Berechnung der Halbwertszeit:


Reaktionen 0 ordnung

Reaktionen 0. Ordnung

Bsp.:


Auftragung der konzentration c a gegen die zeit

Auftragung der Konzentration c(A) gegen die Zeit:


Berechnung der halbwertszeit1

Berechnung der Halbwertszeit:


Charakteristische beziehung f r einige reaktionstypen

Charakteristische Beziehung für einige Reaktionstypen


Kollisionstheorie

Kollisionstheorie

Bsp.:


Die reaktionsgeschwindigkeit chemischer reaktionen

Effektive Kollisionen

1. Günstige Lage der kollidierenden Moleküle

2. Ausreichende Bewegungsenergie der Moleküle


Temperaturabh ngigkeit

Temperaturabhängigkeit

  • RGT-Regel: Eine Temperaturerhöhung um 10K bewirkt häufig eine Geschwindigkeitssteigerung auf das Zwei- bis Vierfache.

  • Erhöhung von 25°C auf 35°C Erhöhung der Zahl der Kollisionen nur um etwa 2%

  • Mit steigender Temperatur erreicht ein größerer Anteil der stoßenden Teilchen die für die Reaktion erforderliche Mindestenergie.


Die reaktionsgeschwindigkeit chemischer reaktionen

  • Arrhenius Gleichung (1889):

    k: Geschwindigkeitskonstante

    A: Stoßfaktor

    Ea: Aktivierungsenergie

    R: ideale Gaskonstante

    T: absolute Temperatur


Versuch entf rbung von kristallviolett

Versuch: Entfärbung von Kristallviolett


Versuch entf rbung von kristallviolett1

Versuch: Entfärbung von Kristallviolett

  • Transmission: Lichtdurchlässigkeit

    T= I / I°

  • Extinktion: Maß für das Absorptionsvermögen

    eines Stoffes

    E= lg (I°/ I)

    I: Intensität des hindurchtretenden Lichtes bei gefärbter Probelösung

    I°: … bei ungefärbter Probelösung


Transmission in gegen zeit in s bei unterschiedlichen temperaturen

Transmission in % gegen Zeit in s, bei unterschiedlichen Temperaturen:


Extinktion gegen zeit in s bei unterschiedlichen temperaturen

Extinktion gegen Zeit in s, bei unterschiedlichen Temperaturen:


Bestimmung der geschwindigkeitskonstanten k

Bestimmung der Geschwindigkeitskonstanten k:

  • c/c0= E/E0 c~E

  • Reaktion 1.Ordnung: c = c0 .e-(k.t)

    -ln(c/c0) = k.t

  • -ln(E/E0) = k.t


Auftragung ln e e 0 gegen die zeit t

Auftragungln(E/E0) gegen die Zeit t:


Bestimmung des sto faktors und der aktivierungsenergie

Bestimmung des Stoßfaktors und der Aktivierungsenergie:

  • Durch Umformen der Arrhenius-Gleichung erhält man:


Arrhenius auftragung

Arrhenius-Auftragung:


Katalysatoren

Katalysatoren:

  • beschleunigt Reaktion

  • geht unverändert aus der Reaktion hervor

  • Reaktion ohne Katalysator:

    A+X AX

  • Reaktion mit Katalysator:

    A+Kat AKat

    AKat+X AX+ Kat

  • Die niedrigere Aktivierungsenergie bedingt die höhere Reaktionsgeschwindigkeit


Energiediagramm mit und ohne katalysator

Energiediagramm mit und ohne Katalysator:


Verschiedene katalysen

Verschiedene Katalysen:

  • Heterogene Katalyse:

    Katalysator weist einen anderen Aggregatszustand auf, als die Edukte.

  • Homogene Katalyse:

    Katalysator und Edukt liegen in der gleichen Phase vor.

  • Enzymatische Katalyse:

    Katalysator: Enzym


Versuch zur heterogenen katalyse herstellung von schwefeltrioxid

Versuch zur heterogenen Katalyse: Herstellung von Schwefeltrioxid:

  • Katalysator: Pd

  • Verbrennung Schwefel:

    S + O2 SO2

  • Reaktion mit O2:

    2 SO2 + O2Pd 2 SO3

  • Reaktion mit Wasser:

    SO3 + H2O H2SO4


Beispiel f r katalyse in der schule

Beispiel für Katalyse in der Schule

  • Experimente:

  • Würfelzucker

  • Würfelzucker ist durch einen Katalysator (Zigarettenasche) entflammbar

    C6H12O6 + Energie (Flamme) 6 H2O + 6C


Abh ngigkeit von der konzentration

Abhängigkeit von der Konzentration

  • Beispiel: Natriumthiosulfat + Salzsäure

    Na2S2O3  +  2 HCl     S  + SO2  +  H2O  +  2 NaCl


Abh ngigkeit von der konzentration1

Abhängigkeit von der Konzentration

  • Die Geschwindigkeit der Reaktion hängt von der Konzentration der Edukte ab.

  • Durch Erhöhung der Konzentration lässt sich die Geschwindigkeit erhöhen.


Bedeutung von reaktionsgeschwindigkeiten im alltag

Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeiten im Alltag

  • Bei der Herstellung von Produkten

    Wirtschaftlichkeit wird gewährleistet

  • Anwendung von Klebstoffen


Bedeutung von reaktionsgeschwindigkeiten im alltag1

Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeiten im Alltag

  • Haltbarkeit von Lebensmitteln

    Niedrige Temperatur erhöht Haltbarkeitsdauer

  • Lagerung von Obst/Gemüse

    Co2-Konzentrationserhöhung

    Wachsemulsionen


Reaktionsgeschwindigkeit in lebewesen

Reaktionsgeschwindigkeit in Lebewesen

  • Innerkörperliche Prozesse (Bsp. Verbrennung von Glucose) sind nur mit Hilfe von Katalysatoren durchführbar.

  • Enzyme katalysieren chem. Vorgänge im Organismus, z.B. bei der Verdauung, Atmung und beim Aufbau von Zellen.


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