Reaktionsmechansimus und Reaktionsgeschwindigkeit?
Hey Leute,
Dieses Thema fällt mir bisschen schwer. Könnte jemanden das anhand diese Aufgabe erklären? Alsl ich weiß nur, dass wir die langsamste Reaktion betrachten glaube ich und dafür ein paar Gelichungen aufstelle , aber wie genau das funktioniert habe ich leider nicht verstanden.
1 Antwort
Unsere Reaktion besteht also aus zwei Schritten
A₃ ⇌ 3 A
2 A + B ⟶ irgendetwas
wobei der erste Schritt schnell und der zweite langsam abläuft.
Bei dieser Angabe bekomme ich sofort Bauchschmerzen. Wenn die Aufgabe überhaupt lösbar sein soll, dann müssen die angegebenen Schritte Elementarschritte sein, also molekular genauso ohne Zwischenschritt ablaufen. Der zweite Schritt würde dann erfordern, daß drei Moleküle in genau der richtigen Art zusammenstoßen, was extrem unwahrscheinlich ist — Zweierstöße sind häufig, Dreierstöße sind aber unter zivilisierten Bedingungen so selten, daß die Reaktionsgeschwindigkeit ≈0 ist. Das gilt umso mehr, als vermutlich A₃ nur zum geringen Teil zerfallen wird, daß also c(A) klein ist und zwei A-Atome keine realistische Chance haben, miteinander zu reagieren.
Nehmen wir trotzdem an, daß das Beispiel so gemeint ist, wie ich es verstehe, auch wenn das sehr praxisfern ist (oder eine absurd seltene Ausnahme von der Faustregel)
In diesem Fall lautet das Geschwindigkeitsgesetz so etwas wie v=k⋅c²(A)⋅c(B), weil es ja nur vom geschwindigkeitsbestimmenden Schritt (dem langsamsten) abhängt. Wir müssen aber noch das c(A) durch c(A₃) ausdrücken, weil das das eingesetzte Edukt ist.
Die erste Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion, also nehme ich, daß sie im chemischen Gleichgewicht steht. Dann hat sie eine Gleichgewichtskonstante K, und es gilt K=c³(A)/c(A₃), und daraus folgt daß c(A)=³√(K⋅c(A₃)) ist, also ist die Konzentration von A proportional zur dritten Wurzel aus c(A₃). Auch da steckt eine Näherung drin, nämlich daß die DIssoziation von A₃ nur zum geringen Teil abläuft; sonst müßte man c(A₃) um den zerfallenen Teil vermindern, also K=c³(A)/(c(A₃)−⅓c(A)) und ich glaube nicht, daß das Sinn der Aufgabe ist. Im Extremfall, daß der Zerfall fast vollständig ist, würde ja gelten c(A)≈3c₀(A₃), und es kommt keine dritte Wurzel vor.
Wenn wir geringen Zerfall annehmen, dann rechnen wir mit der dritten Wurzel weiter. Wir wissen ja bereits, daß die Reaktionsgeschwindigkeit proportional c²(A) sein wird, also bekommen wir einen Exponenten ⅔ für c(A₃). Die ganzen Konstanten spielen dabei keine große Rolle, weil die alle von der Geschwindigkeitskonstante k absorbiert werden.
wir kriegen also eine nicht ganzzahlige Reaktionsordnung 1⅔ heraus; das ist typisch für alle Reaktionen, bei denen ein Molekül im nicht-geschwindigkeitsbestimmenden Schritt in mehrere gleiche Fragmente zerfällt, z.B. Radikalkettenreaktionen.
Disclaimer:
Von Kinetik verstehe ich nicht viel, ein Denkfehler ist also nicht ausgeschlossen.
