Reaktionsgeschwindigkeit

Reaktionsgeschwindigkeit
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Reaktionsbedingungen		Chemisches Gleichgewicht

Die Reaktionsgeschwindigkeit v ist definiert als zeitliche Änderung der Konzentration eines Ausgangsstoffes X.

Faktoren, die Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit nehmen, sind:

• Konzentration der beteiligten Stoffe
• Temperatur
• Anwesenheit von Katalysatoren
• Zerteilungsgrad der beteiligten Stoffe
• Druck
• Lösungsmittel
• Aktivierungsenergie
• pH-Wert.

Konzentrationsabhängigkeit

Dass die Reaktionsgeschwindigkeit im allgemeinen Fall von der Konzentration der an der Reaktion beteiligten Stoffe abhängt, soll Beispiel der bimolekularen Reaktion A + BC + D abgeleitet werden.

Befinden sich in einem bestimmten Volumen nur ein Teilchen A und ein Teilchen B, so ist die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes äußerst gering. Sie steigt auf das Zehnfache, wenn die Zahl der A-Teilchen auf das Zehnfache erhöht wird. Mit der zusätzlichen Verzehnfachung der B-Teilchen steigt sie auf das Hundertfache.

Mit der Anzahl der Zusammenstöße zwischen A + B erhöht sich zugleich die Reaktionsgeschwindigkeit. Diese ist folglich dem Produkt aus den Konzentrationen der Reaktionspartner proportional.

Geschwindigkeitskonstante

Mit der Geschwindigkeitskonstanten k als Proportionalitätsfaktor lautet das Zeitgesetz für die Abnahme von A und B demnach:

v = k·[A]·[B]

Die Faktoren, die neben Zerteilungsgrad, Konzentration und der Anwesenheit von Katalysatoren Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit nehmen, sind im wesentlichen Temperatur und die Aktivierungsenergie. Sie gehen über den von ARRHENIUS empirisch ermittelten Zusammenhang in die Geschwindigkeitskonstante k ein.

k = A·e^{-E_A / R · T}

Hierbei bedeuten:

A = Arrhenius-Konstante

E_A= Aktivierungsenergie in kJ · mol^-1

R = allgemeine Gaskonstante = 8,314 · 10^-3 kJ·mol^-1 · K^-1

T = absolute Temperatur in K

Rg-T-Regel

Je höher die Temperatur ist, desto schneller verlaufen chemische Reaktionen. Der quantitative Zusammenhang von Temperatur und Reaktionsgeschwindigkeit kann näherungsweise über die Rg-T-Regel beschrieben werden. Diese Faustregel besagt, dass sich bei einer Temperaturerhöhung um 10 K die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt bis vervierfacht.

Experimente

• Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit im Verlauf einer Reaktion, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-5
• Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit Calciumcarbonat/Salzsäure, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-13
• Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit Magnesium/Salzsäure, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-15
• Ausgangskonzentration und Reaktionsdauer, in: Elemente Chemie 2, Seite 130, Versuch 1
• Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit, in: Elemente Chemie 2, Seite 127, Versuch 1
• Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit über die Veränderung der Masse (1) bzw. pH-Wert (2), in: Elemente Chemie 2, Seite 132, Versuch 1 und 2
• Einfluss des Zerteilungsgrades auf die Reaktionsgeschwindigkeit, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-2
• Einfluss von Konzentration, Temperatur und Katalysator auf die Reaktionsgeschwindigkeit, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 79, Versuch 3
• Einfluss von Temperatur und Katalysator auf die Reaktionsgeschwindigkeit, in: Elemente Chemie 2, Seite 138, Versuch 1-3
• Einfluss von Temperatur und Konzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-1
• Einfluss von Zerteilungsgrad auf die Reaktionsgeschwindigkeit, in: Elemente Chemie 2, Seite 134, Versuch 1
• Einfluss der Konzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit: Reaktion von Magnesium mit Salzsäure, in: Chemie heute SII, Seite 83, Versuch 2
• Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit: Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure, in: Chemie heute SII, Seite 85, Versuch 1
• Einfluss der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit: Reaktion von Sulfit mit Iodat – Landolt-Reaktion, in: Chemie heute SII, Seite 85, Versuch 2
• Entfärbung von Kristallviolett, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 71, Versuch 1
• Fotometrische Bestimmung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration eines Reaktionspartners, in: Elemente Chemie 2, Seite 130, Versuch 2
• Landolt-Zeit-Reaktion - Iod-Uhr, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-7
• Praktikum Reaktionsgeschwindigkeit, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 69, Versuch 1 u. 2
• Reaktionsgeschwindigkeit, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21
• Die Reaktionsgeschwindigkeit: Reaktion von Marmor mit Salzsäure (Arbeitsblatt), in: Chemie heute SII, Arbeitsheft 1, Seite 32
• Reaktionsgeschwindigkeit und Zerteilungsgrad: Reaktion von Magnesium mit Salzsäure (Arbeitsblatt), in: Chemie heute SII, Arbeitsheft 1, Seite 34
• Thiosulfat-Disproportionierung - Abhängigkeit der Reaktionszeit von der Konzentration, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-9
• Thiosulfat-Disproportionierung - Abhängigkeit der Reaktionszeit von der Temperatur, in: Chemie? - Aber sicher!, Seite 21-11
• Einfluss der Konzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit: Reaktion von Peroxodisulfat-Ionen mit Iodid-Ionen, in: Chemie heute SII, Seite 83, Versuch 1
• Untersuchung der Reaktion von Natriumthiosulfat mit Salzsäure, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 69, Versuch 2
• Untersuchung der Reaktion von Peroxodisulfat-Ionen mit Iodid-Ionen, in: Chemie heute (Ausgabe 1998), Seite 69, Versuch 1

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit:
Chemie FOS-T     auf Seite 114	Chemie heute     auf Seite 66 u. 81	Elemente Chemie     auf Seite 126

Übungen

Chemiebuch

• Elemente Chemie 2, Seite 169: Zusammenfassung und Übungsaufgaben zu Kapitel 4 - Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht mit Lösungen.

Weblinks

• Reaktionsgeschwindigkeit als Google-Suchbegriff
• Reaktionsgeschwindigkeit in der Wikipedia
• Reaktionsgeschwindigkeit hier in bs-wiki.de mit Google
• Reaktionsgeschwindigkeit als Youtube-Video
• www.klett.de: Elemente Chemie 2, Kapitel 4 - Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht
• Telekolleg Chemie - 6. Folge: Reaktionsgeschwindigkeit
  Neben der Frage, unter welchen Voraussetzungen eine chemische Reaktion möglich ist, beschäftigt sich die Sendung mit jenen Faktoren, von denen die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflusst wird.
• Prof. Rüdiger Blumes umfangreiche Themenseite mit Experimenten und weitergehenden Infos