Frage von Jued4397, 55

Reaktionsordung wie bestimmen?

Ich schreibe bald eine physikalische Chemie klausur und mache deswegen momentan altklausuren und bei einer war die frage welche Ordnung eine Reaktion hat, wir haben aber nur k1, t1, k2, t2 gegeben, wie kann ich das ohne konzentration berechenen?

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Chemie & Physik, 29

Wenn ich denn wüsste, was k1, t1, k2, t2 sind, könnte ich vielleicht mehr dazu sagen...

Die Ordnung einer Reaktion bestimmt man entweder theoretisch aus dem Wissen über den Reaktionsmechanismus, oder praktisch aus der Messung der Reaktionsgeschwindigkeit bei verschiedenen Konzentrationen von E- und Produkten.

Bei der Messung kann man ggf. was übersehen:

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/13/vlu/kinetik/grundlagen/reakt...

Kommentar von Jued4397 ,

Also k1=3.3*10^-5; k2=7.96*10^-4; t1=491k und t2=531k 

Außerdem habe ich die aktivierungs Energie berechnet die ist 2.943 und k3=3.299*10^-5 bei einer t3=500k 

T3 war ebenfalls gegeben ich sollte ea und k3 berechnen und eben die Ordnung bestimmen/berchnen...

Kommentar von TomRichter ,

Ich glaube mich zu erinnern, dass Du, als Du noch in der Schule warst, ordentlicher mit den Einheiten und der Groß/Kleinschreibung umgegangen bist ;-)

Die Arrhenius-Gleichung hast Du vermutlich gefunden und angewendet, um k3 bei T3 zu berechnen (solltest Du nochmal nachrechnen, liegt um ca. Faktor 2 daneben). ABER:

Die Aktivierungsenergie ist keine dimensionslose Kennzahl, die hat auch eine Einheit!

Die Geschwindigkeitskonstante hat auch eine Einheit! Und wenn man diese Einheit hat, hat man auch die Ordnung der Reaktion ;-)

Kommentar von Jued4397 ,

Also die Einheiten habe ich jetzt nicht dazu geschrieben ich dachte die ist für k immer gleich in der Aufgabe ist sie 1/s (bzw . S^-1) Und ich habe gerade gesehen das ich noch die falschen Werte geschrieben habe ich hatte die arrhenius Gleichung falsch aufgelöst... Also ea ist eigentlich 172.605kj und k3 0.0123 und da gehe ich davon aus das auch 1/s alsbeinheot raus kommt. Aber leider weiß ich nicht wie ich an der Einheit eeknnen kann welche Ordnung die Reaktion ist. 

Kommentar von Jued4397 ,

Aber wenn ich es an der Einheit erkennen kann würde ich sagen das es eine Reaktion 0. Ordnung ist, denn eine Reaktion 1. Ordnung hätte dann nach meinen Vermutungen eine Einheit mit mol/l weil da ja auch noch die Konzentration eingeht und eine Reaktion 2. Ordnung hätte dann sicherlich eine Einheit mit (mol/l)^2 oder, weil da geht die Konzentration ja zum Quadrat ein? 

Kommentar von TomRichter ,

Ja, genau das wollte ich Dir mit meinem gleichzeitig geschriebenen Kommentar nahebringen :-)

Du solltest ihn Dir aber trotzdem zu Herzen nehmen, so ganz stimmen Deine mol/l noch nicht.

Kommentar von TomRichter ,

> sie 1/s (bzw . S^-1)

Nein, 1/s ist s^-1 (mit kleinem s),

und nein, auch wenn die Einheit immer die Dimension einer reziproken Zeit hätte, könnte man sie nicht einfach weglassen, denn es wäre immer noch ein Unterschied, ob 1/s oder 1/h,

und nein, die Dimension der Geschwindigkeitskonstante ist nicht immer 1/Zeit, sondern hängt von der Reaktionsordnung ab.

Schreibe Dir doch einfach mal die Gleichungen für die Reaktionsgeschwindigkeit (in Abhängigkeit von der Konzentration) auf für zwei Reaktionen unterschiedlicher Ordnung:

- d[A]/dt = k * [A]

- d[A]/dt = k * [A] * [B]

versehe die Dir bekannten Größen mit Einheiten und schaue nach, welche Einheit die Geschwindigkeitskonstante jeweils haben muss, damit die Gleichung stimmt.

Kommentar von Jued4397 ,

Also diese formeln habe ich auch deswegen hätte ich die ordnungen jetzt so mit einheit unterschieden also für k:

0. Ordnung: 1/s

1. Ordnung: 1/s/(mol/l)

2. Ordnung: 1/s/(mol/l)^2

aber da bin ich mir nicht so sicher, aber wenn ich die formeln jeweils nach k umstelle hätte ich ja:

0. Ordnung: k=v

1. Ordnung: k=v/c

2. Ordnung: k=v/(c*c)

und von v ist ja dann die einheit 1/s richtig? und von c mol/l oder nicht?

Kommentar von TomRichter ,

Für die Reaktion 0ter Ordnung gilt:

- d[A]/dt = k

die Einheit von [A] ist mol/l,

abgeleitet nach der Zeit ergibt sich die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Einheit (mol / l) / s = mol / (l * s)

und da das k ganz alleine steht, muss es dieselbe Einheit haben!

> von v ist ja dann die einheit 1/s

weder bei der Geschwindigkeit eines Autos (m/s) noch bei der Reaktionsgeschwindigkeit; letztere s.o.

Eine Geschwindigkeitskonstante mit der Einheit 1/s gehört also nicht zu einer Reaktion 0ter Ordnung!

> k3 0.0123

(das war weiter oben) kann auch nicht stimmen, wenn bei gerade mal 9K weniger

k1=3.3*10^-5 /s

gegeben ist. Nicht alles dem Taschenrechner glauben, sondern überschlagsweise (Du kennst die Faustregel "10 K = Verdoppelung"?) nachprüfen.

> 172.605kj

Ob der Zahlenwert passt, weiß ich nicht, dafür müsste ich ja rechnen. Aber die Einheit ist falsch (nicht nur, weil es kJ statt kj heißen muss), und 6 Ziffern Genauigkeit sind zu viel.

Kommentar von Jued4397 ,

Also ich habe jetzt noch mal meine zahlen mit den zahlen der aufgabe verglichen und und ich weiß auch nicht wie ich auf T3=500K kam ich glaube da haben ich 2 aufgaben vermischt, es sind 298°C also 571K, und in den Lösungen die wir haben ist 172.605kJ angegeben, deswegen hätte ich das in der klausur auch so gemacht, auch in der übung haben wir zwischen 1-4 nachkommastellen angegeben immer so wie es gerade gepasst hat, deswegen haben ich das immer so gemacht...

ich habe jetzt noch mal alles mit einheiten aufgeschrieben und dann komme ich auch auf 1/s und auch auf 0.0123 für k3. (also jetzt auch mit t3=500k)

und wenn ich die formeln jetzt noch mal nur mit den einheiten umstelle dann komme ich auf

0. Ordnung: k=v=l/(s*mol)  Einheit: l/(s*mol)

1. Ordnung: k=v/c=l/(s*mol)/mol/l  Einheit: 1/s

2. Ordnung: k=v/c^2=l/(s*mol)/(mol/l)^2  Einheit: l/(s*mol)

die einheiten am ende sind immer für k, wenn das jetzt stimmt wäre die reaktion 1. Ordung.

Ich muss in der klausur auf jeden fall auf die einheiten achten und auch auf die Groß- und Kleinschreibung das mache ich mit dem pc meistens nicht ;D

Kommentar von TomRichter ,

> in den Lösungen die wir haben ist 172.605kJ angegeben, deswegen hätte ich das in der klausur auch so gemacht,

Dann solltest Du das weiterhin so machen - auch wenn es ein Ding der Unmöglichkeit ist, höhere Genauigkeit in den Ergebnissen zu erzielen als in den Ausgangswerten.

Dass die Aktivierungsenergie in kJ angegeben ist anstatt in kJ/mol lässt vermuten, dass da jemand sehr schlampig war beim Erstellen des Aufgabenblattes. Und lässt weiterhin vermuten, dass da jemand sehr schlampig mit den Einheiten umgegangen ist, wenn sie beim Errechnen der Aktivierungsenergie die gleiche falsche Einheit er"rechnet" hat ;-)

> 0.0123 für k3. (also jetzt auch mit t3=500k)

Wie jetzt - 500K oder 571K? Bei 571 könnte es passen.

> 0. Ordnung: k=v=l/(s*mol)

Nein. Hatte ich aber weiter oben schon richtig geschrieben.

Der Rest ist auch nicht besser (falls Du schon den ganzen Tag gelernt hast: Zuviel ist eben zuviel); mit Ausnahme von

> 1. Ordnung:  Einheit: 1/s

Das stimmt zwar, aber nur, weil Du das falsche "l/(s*mol)/mol/l" falsch gekürzt hast.

> wäre die reaktion 1. Ordung.

Korrekt. Gegenprobe:
 1/s * mol/l  = mol / (l * s), und das ist nach meiner Behauptung weiter oben die passende Einheit für eine Reaktionsgeschwindigkeit.

> auf die einheiten achten und auch auf die Groß- und Kleinschreibung

Ja. Und auf die Bruchrechnung!

Viel Erfolg bei der Klausur!

Kommentar von Jued4397 ,

okay sehr gut, ja wahrscheinlich habe ich mich mittlerweile wirklich zu viel mit dieser aufgabe beschäftigt und viel zu viele verschiedene rechnungen gemacht bis ich auf die richtigen ergebnisse gekommen bin...  

aber ich denke wenn ich mich richtig konzentriere und die werte alle richtig einsetze und auch in die richtigen einheiten umrechen, schaffe ich die klausur schon, verstanden habe ich die themen weitestgehend... :)

also mal wieder ein riesen großes dankeschön!!!

p.s. ich meinte 571k

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