Reaktionsgeschwindigkeit?
Hallo, kann mir jemand bei dieser Aufgabe helfen? Wäre sehr hilfreich, mit einer Erklärung bitte. Es geht um die Aufgabe 2.1.2.
Dankeschön🙏🏻
1 Antwort
Als Erstes kann man mithilfe der Standardbildungsenthalpien die Reaktionsenthalpie bestimmen um sich einen Überblick über die Energiebilanz der Reaktion zu machen.
Die Reaktionsenthalpie berechnet sich wie folgt
durch die Differenz der summierten Bildungsenthalpien der Produkte und der summierten Bildungsenthalpien der Edukte. Hierfür kann man die Standardbildungsenthalpien (Bildungsenthalpien unter Standardbedingungen) nachschlagen, z. B. im NIST WebBook (thermochemische Daten von Iodwasserstoff im NIST WebBook). Die Standardbildungsenthalpie für Iodwasserstoff in der Gasphase beträgt 26.36 kJ/mol.
Die Standardbildungsenthalpien von Wasserstoff in der Gasphase beträgt 0 kJ/mol. Die Standardbildungsenthalpie für Iod in der Gasphase beträgt 62.42 kJ/mol (thermochemische Daten von Iod im NIST WebBook).
Bei der Berechnung der Reaktionsenthalpie sind die Stöchiometriezahlen zu berücksichtigen.
Die Reaktionsenthalpie beträgt also -9.7 kJ/mol. Die Hinreaktion ist also leicht exotherm (negatives Vorzeichen!). Bei einer Temperaturerhöhung verschiebt sich die Lage des Gleichgewichts nach dem Prinzip von Le Chatelier so, dass die Energie möglichst in das System hineingesteckt wird. Bei der Hinreaktion wird Energie frei, bei der Rückreaktion muss Energie aufgewandt werden. D.h. eine Temperaturerhöhung begünstigt den endothermen Zerfall von Iodwasserstoff und somit die Bildung von Iod und Wasserstoff. Bei einer Verringerung des Reaktionsvolumens, verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite, auf der weniger Gasteilchen auftreten. Da auf beiden Seiten genauso viele Teilchen auftreten, bewirkt eine Volumenänderung hier keine Änderung der Gleichgewichtslage.
Zu 2.1.2: Die Geschwindigkeitskonstante besitzt eine Temperaturabhängigkeit, welche über die Arrhenius-Gleichung beschrieben wird. Im Folgenden sollen einmal die Geschwindigkeitskonstanten k der Hinreaktion betrachtet werden (d.h. die Bildung von Iodwasserstoff). Einmal bei 425°C und einmal bei 485°C. Für das Verhältnis beider Konstanten lassen sich die jeweiligen Ausdrücke der Arrhenius-Gleichung in ein Verhältnis setzen.
Der präexponentielle Faktor A kürzt sich dabei heraus und das Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten ist von den jeweiligen Temperaturen und der Aktivierungsenergie abhängig.
Bei einer Aktivierungsenergie von 170 kJ/mol würde man auf ein Verhältnis von 1 zu 10 kommen. Tabellierte Aktivierungsenergien wurden i. d. R. experimentell bestimmt und unterscheiden sich mitunter deutlich. Werte für Aktivierungsenergien findet man ebenfalls im NIST WebBook.
D.h. die Hinreaktion bei 485°C läuft etwa zehnmal so schnell ab, wie die Hinreaktion bei 425°C. Allerdings erhöht sich die Geschwindigkeit der Rückreaktion bei steigender Temperatur ebenfalls. Die Gesamtgeschwindigkeit nach außen beträgt trotzdem Null - im chemischen Gleichgewicht ist die Geschwindigkeit der Hinreaktion nämlich genauso groß wie die Geschwindigkeit der Rückreaktion.