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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



aber Konzentrationen



Reaktionsordnung
Reaktionsordnung Zeit:

  • Summe der Exponenten der Konzentrationsparameter im Geschwindigkeitsgesetz



Steigung der geraden k immer gleich
Steigung der Geraden = -k (immer gleich!) Zeit:

Auftragung von lnc(A) gegen die Zeit


Zum zeitpunkt der halbwertszeit ist
zum Zeitpunkt der Halbwertszeit ist Zeit:

Berechnung der Halbwertszeit:









Kollisionstheorie
Kollisionstheorie Zeit:

Bsp.:


Effektive Kollisionen Zeit:

1. Günstige Lage der kollidierenden Moleküle

2. Ausreichende Bewegungsenergie der Moleküle


Temperaturabh ngigkeit
Temperaturabhängigkeit Zeit:

  • 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.


  • Arrhenius Gleichung (1889): Zeit:

    k: Geschwindigkeitskonstante

    A: Stoßfaktor

    Ea: Aktivierungsenergie

    R: ideale Gaskonstante

    T: absolute Temperatur



Versuch entf rbung von kristallviolett1
Versuch: Entfärbung von Kristallviolett Zeit:

  • 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




Bestimmung der geschwindigkeitskonstanten k
Bestimmung der Geschwindigkeitskonstanten k: Temperaturen:

  • 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
Auftragung Temperaturen:ln(E/E0) gegen die Zeit t:


Bestimmung des sto faktors und der aktivierungsenergie
Bestimmung des Stoßfaktors und der Aktivierungsenergie: Temperaturen:

  • Durch Umformen der Arrhenius-Gleichung erhält man:


Arrhenius auftragung
Arrhenius-Auftragung: Temperaturen:


Katalysatoren
Katalysatoren: Temperaturen:

  • 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



Verschiedene katalysen
Verschiedene Katalysen: Temperaturen:

  • 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 Schwefeltrioxid:

  • Experimente:

  • Würfelzucker

  • Würfelzucker ist durch einen Katalysator (Zigarettenasche) entflammbar

    C6H12O6 + Energie (Flamme) 6 H2O + 6C


Abh ngigkeit von der konzentration
Abhängigkeit von der Konzentration Schwefeltrioxid:

  • Beispiel: Natriumthiosulfat + Salzsäure

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


Abh ngigkeit von der konzentration1
Abhängigkeit von der Konzentration Schwefeltrioxid:

  • 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 Schwefeltrioxid:

  • Bei der Herstellung von Produkten

    Wirtschaftlichkeit wird gewährleistet

  • Anwendung von Klebstoffen


Bedeutung von reaktionsgeschwindigkeiten im alltag1
Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeiten im Alltag Schwefeltrioxid:

  • Haltbarkeit von Lebensmitteln

    Niedrige Temperatur erhöht Haltbarkeitsdauer

  • Lagerung von Obst/Gemüse

    Co2-Konzentrationserhöhung

    Wachsemulsionen


Reaktionsgeschwindigkeit in lebewesen
Reaktionsgeschwindigkeit in Lebewesen Schwefeltrioxid:

  • 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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