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Die Reaktionsgeschwindigkeit chemischer Reaktionen

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

  1. Die Reaktionsgeschwindigkeit chemischer Reaktionen Ein Experimentalvortrag von Gianpaolo Lo Re Raphaela Kokol Jonathan Göhring

  2. Gliederung: • Einleitung • Reaktionsordnung • Kollisionstheorie 3.1Versuch: Mehlstaubexplosion • Temperaturabhängigkeit 4.1 Versuch: Entfärbung Kristallviolett • Katalyse Würfelzucker • Konzentrationsabhängigkeit • Versuch: Natriumthiosulfat HCl • Bedeutung der Reaktionsgeschwindigkeit

  3. Einleitung: • A2 und X2: Konzentration nimmt ab • AX: Konzentration nimmt zu

  4. Reaktionsgeschwindigkeit ist Maß für Änderung der Konzentrationen

  5. aber

  6. Auftragung der Konzentrationen in Abhängigkeit von der Zeit:

  7. Reaktionsordnung • Summe der Exponenten der Konzentrationsparameter im Geschwindigkeitsgesetz

  8. Reaktionen 1. Ordnung Bsp.:

  9. Steigung der Geraden = -k (immer gleich!) Auftragung von lnc(A) gegen die Zeit

  10. zum Zeitpunkt der Halbwertszeit ist Berechnung der Halbwertszeit:

  11. Reaktionen 2. Ordnung Bsp.:

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

  13. Berechnung der Halbwertszeit:

  14. Reaktionen 0. Ordnung Bsp.:

  15. Auftragung der Konzentration c(A) gegen die Zeit:

  16. Berechnung der Halbwertszeit:

  17. Charakteristische Beziehung für einige Reaktionstypen

  18. Kollisionstheorie Bsp.:

  19. Effektive Kollisionen 1. Günstige Lage der kollidierenden Moleküle 2. Ausreichende Bewegungsenergie der Moleküle

  20. 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.

  21. Arrhenius Gleichung (1889): k: Geschwindigkeitskonstante A: Stoßfaktor Ea: Aktivierungsenergie R: ideale Gaskonstante T: absolute Temperatur

  22. Versuch: Entfärbung von Kristallviolett

  23. 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

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

  25. Extinktion gegen Zeit in s, bei unterschiedlichen Temperaturen:

  26. 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

  27. Auftragungln(E/E0) gegen die Zeit t:

  28. Bestimmung des Stoßfaktors und der Aktivierungsenergie: • Durch Umformen der Arrhenius-Gleichung erhält man:

  29. Arrhenius-Auftragung:

  30. 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

  31. Energiediagramm mit und ohne Katalysator:

  32. 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

  33. 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

  34. Beispiel für Katalyse in der Schule • Experimente: • Würfelzucker • Würfelzucker ist durch einen Katalysator (Zigarettenasche) entflammbar C6H12O6 + Energie (Flamme) 6 H2O + 6C

  35. Abhängigkeit von der Konzentration • Beispiel: Natriumthiosulfat + Salzsäure Na2S2O3  +  2 HCl     S  + SO2  +  H2O  +  2 NaCl

  36. Abhängigkeit von der Konzentration • Die Geschwindigkeit der Reaktion hängt von der Konzentration der Edukte ab. • Durch Erhöhung der Konzentration lässt sich die Geschwindigkeit erhöhen.

  37. Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeiten im Alltag • Bei der Herstellung von Produkten Wirtschaftlichkeit wird gewährleistet • Anwendung von Klebstoffen

  38. Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeiten im Alltag • Haltbarkeit von Lebensmitteln Niedrige Temperatur erhöht Haltbarkeitsdauer • Lagerung von Obst/Gemüse Co2-Konzentrationserhöhung Wachsemulsionen

  39. 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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