Reaktionsgeschwindigkeiten
Hallo Miteinander,
meine Freundin und ich bereiten uns auf eine Chemieklausur vor und nutzen die alte ihrer Schwester.
Nur gibts da ne Aufgabe die sie falsch hatte und wir nicht wissen was richtig ist:
Ein Kupferstück reagiert bei 30°C mit 100ml Slapetersäure.
a) Entwickle die Reaktionsgleichung -> erledigt
b) Man verdoppelt nun: 1. Konzentration der Säure 2. Volumen der Säure 3. Temperatur 4. Volumen des Kupferstücks Odne die angegebenen Vorschläge ach abnehmender Effektivität in ihrer Wirkung auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Begründe deine Entscheidung.
Wir haben bereits 2 Varianten überlegt 1.CABD (Idee ihrer Schwester) 2.ADBC
könnt ihr uns helfen, welche reihenfolge und evtl. warum, wir verstehens einfach nicht :)
3 Antworten
CADB!
Und zwar darum: Temperatur lässt die Geschwindigkeit aufgrund der RGT-Regel ziemlcih extrem ansteigen (2-4 fache pro 10°C! HIer sinds sogar 30°C-Anstieg!)
Dann folgt die Konzentration, da einfach mehr reaktionsfähige Teilchen pro Volumen vorhanden sind quasi.
Dann folgt das Volumen des Kupferstückes... durch Volumenvergrößerung wird schließlich auch immer die Oberfläche vergrößert. Es sei denn du machst aus nem Würfel ne Kugel oder so, aber das ist hier wohl nciht der Fall.
Volumen der Säure verdoppeln bringt eigentlich so gut wie nichts, da dadurch die Konzentration nicht steigt! (sie nimmt dadurch lediglich etwas langsamer ab...)
Hoffe ich konnte helfen ;)
hmm... das kann man so nicht unbedingt sagen. Du verwischt da die Begriffe Gleichgewichtsverschiebung und Geschwindigkeit.
Klar ist eine Temperaturerhöhung hinsichtlich des Gleichgewichtes in diesem Fall hinderlich. D.h. das Gleichgewicht der Reaktion verschiebt sich auf die Seite der Reaktanden.
Das ist allerdings nicht direkt abhängig von der Reaktionsgeschwindigkeit, denn der Grund warum Reaktionen bei Temperaturerhöhung schneller ablaufen liegt darin, dass 1. sich die Moleküle schneller Bewegen, d.h. es gibt mehr Stöße pro Zeit (Stichwort Stoßtheorie) und 2. die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass ein Teilchen die nötige Aktivierungsenergie zur Reaktion besitzt (Stichwort Boltzmann-Verteilung).
Deswegen doch, ich bleibe dabei, die Reaktionsgeschwindigkeit steigt schneller durch Verdoppelung der Temperatur als durch Verdoppelung der Konzentration!
ist einleuchtend und verstanden, nur sind meine freundin und ich ja auf die zweite variante nicht allein gekommen, sondern die hat ein Chemie Student erstellt (also die sind ja aber auch keine Alleswissen ;) ) deswegen, sind wir immer noch unsicher...
auf alle fälle erstmal vielen vielen dank :)
keine ursache :D
Erstmal: Ich bin auch Chemiestudent ;)
Nun zu seiner Variante: ADBC
Sorry, aber dieser Chemiestudent hat wohl nicht soviel Plan (ohne das jetzt Böse zu meinen)... diese beschriebene Faustregel mit der Temperatur ist ein ziemlicher Fakt. Und wie du aus meiner Erläuterung wohl mittlerweile verstanden hast, ist das auch nciht allzu weit hergeholt. Und er behauptet ernsthaft, dass eine Volumenverdoppelung das ganze beschleunigt? Nein das kann nicht(!) sein, denn die Konzentration steigt ja nicht. Und vom Volumen selbst ist die Reaktion ja nicht abhängig. Außerdem setzt er das Volumen des Kupferstückes auch relativ weit nach vorne...
Überleg mal ... wenn das Kupferstück ein Würfel ist, dann handelt es sich hier um die dritte Potenz, also z.B. a^3 ... diese Verdoppelt sich also 2a^3 ... die Oberfläche ist aber lediglich die zweite Potenz, denn die berechnet sich nach 6xa^2 ... wenn du das mal relativ berechnest, wirst du sehen, dass die Oberfläche zwar größer wird, allerdings nicht sooo extrem größer, der Faktor liegt unter 2. (Falls du Bio-LK hast, hast du die Leier bestimmt schon oft gehört, von wegen FG-Verhältnis und so ;) )
ne da ist was falsch gelaufen, meine freundin hat ihm die vorschläge in ner anderen reihenfolge geschickt :) er hätte um es in unsre reihenfolge zu übertragen auch CADB verwendet ;)
okay also von zwei studenetn bestätigt :) wir geben uns geschlagen ... vielen Dank
Hat sehr geholfen, kam exakt die gleiche Aufgabe dran, was richtig ist wissen wir aber noch nicht :)
Kupfer + Salpetersäure ist eine heterogene Reaktion.
Diese Raktion kann man in 3 Teilschritte unterteilen.
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Die beiden Reaktionspartner müssen sich gegenseitig nähern, denn die Reaktion findet nur an der Grenzfläche der Phasen statt. Die Geschwindigkeit dieses Schrittes wird einmal von der Oberfläche des Festkörpers bestimmt und dann von der Durchmischung (erzwunge durch Rühren oder Diffusion)
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Die beiden Partner reagieren miteinander. Für diese Geschwindigkeit ist die Konzentration der beiden Stoffe entscheidend, die wiederum von der Adsorption abhängig ist.
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Das entstandene Produkt muss von der Oberfläche angelöst werden, damit weitere Moleküle reagieren können. Wie unter 1. ist hier auch die Diffusion bzw. Durchmischung geschwindigkeitsbestimmend.
Es liegt hier formal eine Reaktion 1. Ordnung vor. Die zeitliche Änderung der Konzentration ist somit von der Grösse der Oberfläche und der Differenz der Konzentrationen zwischen Lösung und Grenzfläche abhängig. Die auftretenden Grenzschichte haben eine Dicke von ca. 10^-3 cm. Deshalb spielen neben der Oberfläche die Rührgeschwindigkeit und die Temperatur eine Rolle.
Wer diese Aufgabe formuliert hat, der hat Defizite in der physikalischen Chemie und ihm ist sicher das 1. Ficksche Gesetz nicht bekannt.
dn = - Dq • dc/dx • dt
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Erhöhung der Säurkonzentration: Es liegen doppelt so viele H+ Ionen bei gleichem Volumen vor, die Reaktion läuft also doppelt so schnell ab
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Volumenerhöhung Säure: Es liegen zwar auch doppelt so viele H+ Ionen vor, sind aber über ein größeres Volumen verteilt, als bei der Erhöhung der Konzentration. Weniger Effektiv als Konzentrationserhöhung, aber trotzdem noch beschleunigend.
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Faustregel: bei einer Erhöhung der Temperatur um 10 K läuft die Reaktion doppelt bis viermal so schnell ab.Erhöhung beträgt 30K, also 6-12 mal so schnelle Reaktion
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doppelt so viel Kupfer: H+ Ionen unveränder, aber doppelt so viel Kupfer, das umgesetzt werden muss. Reaktionsgeschwindigkeit ändert sich nicht, Umsetzung des kompletten Kupfers dauert aber wesentlich länger, falls überhaupt noch möglich.
3>1>2>4
ich kann dir mehr oder weniger bei allem zustimmen außer bei 4:
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nicht abhängig davon, wieviel Zeit vergehen muss, bis alles umgesetzt ist! Sondern hier geht es lediglich um Stoffumsatz pro Zeit!
Ja, wollte es nur anmerken, dass es halt länger dauert, hab ja auch geschrieben dass die Geschwindigkeit konstant bleibt ;-)
Allerdings ist es schwer zw. 2. und 4. abzuwägen, dass mit größerem Gewicht die Oberfläche - wie du es geschrieben hast - zunimmt klingt auch sehr plausibel.
Denke dann sollte 4 vor 2 kommen, denn der Stoffumsatz sollte bei einer Volumenerhöhung gleich bleiben. Es sei denn die Versuchsanordnung wäre so, dass ein Teil des Kupfer aus der Säure heraus schaut. Dann würde eine Volumenzunahme der Säure durchaus den Stoffumsatz steigern ;-)
vielen Dank, also die Temperatur als erstes schließen wir inzwischen eig. aus, da, wenn man die 'enthalpie berechnet, sich ergibt, das es eine exotherme reaktion ist, und somit eine temperaturerhöhung doch eigentlich hinderlich daran ist?
das mit dem volumen der säure hat sich mir aber jetzt erschlossen (und ist leichter als ich dachte), danke! :D