Reaktionsgeschwindigkeit und Katalyse
Das lernst du
- Ich untersuche, wie Temperatur, Konzentration und Zerteilungsgrad die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen.
- Ich erkläre die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Stoßtheorie und der Aktivierungsenergie.
- Ich wende die RGT-Regel an und beschreibe, wie sich die Geschwindigkeit während einer Reaktion ändert.
- Ich erkläre Eigenschaften und Wirkungsweise von Katalysatoren mit Reaktionsweg und Übergangszustand.
- Ich unterscheide homogene und heterogene Katalyse und erkläre Biokatalysatoren.
- Ich beschreibe die radikalische Substitution von Alkanen mit Halogenen als Kettenreaktion.
- Ich beschreibe die Reaktionsgeschwindigkeit quantitativ mit v = Δc : Δt und v = k · c (Leistungskurs).
- Ich erkläre Autokatalyse und Oberflächenkatalyse mit Adsorption, Dissoziation und Desorption (Leistungskurs).
Merksätze
Mehr Wärme, Konzentration und Oberfläche beschleunigen die Reaktion.
Die Produktmenge ändert sich dadurch nicht.
Nur wirksame Stöße reagieren.
Die Teilchen brauchen Aktivierungsenergie und passende Orientierung.
Je 10 K mehr wird die Reaktion etwa doppelt bis viermal so schnell.
Mit der Zeit nimmt die Geschwindigkeit ab.
Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie und bleibt unverändert.
Reaktionsenthalpie und Produktmenge bleiben gleich.
Homogen: eine Phase. Heterogen: mehrere Phasen.
Enzyme sind spezifische Biokatalysatoren und empfindlich gegen Hitze.
Radikale haben ein ungepaartes Elektron.
Die Kette läuft in Kettenstart, Kettenfortpflanzung und Kettenabbruch ab.
Mittlere Geschwindigkeit: v = Δc : Δt. Bei erster Ordnung gilt v = k · c.
Bei der Autokatalyse beschleunigt ein Produkt die Reaktion.
An Oberflächen folgen Diffusion, Adsorption, Reaktion und Desorption.
Selbst abfragen
Tippen dreht um, Wischen blättert.Leertaste dreht um, Pfeiltasten blättern.
So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart
Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit, wenn Milch im Kühlschrank statt bei Raumtemperatur gelagert wird (Sauerwerden)?
- Übersetze die Änderung in Teilchen: Zahl, Oberfläche oder Energie.
- Bei niedriger Temperatur reagieren weniger Teilchen wirksam.
- Die Geschwindigkeit sinkt.
Ergebnis: Sie nimmt ab
Reaktion A hat Ea = 120 kJ/mol, Reaktion B hat Ea = 80 kJ/mol. Konzentration und Temperatur sind gleich. Welche läuft schneller?
- Vergleiche 80 kJ/mol mit 120 kJ/mol.
- Die kleinere Aktivierungsenergie ist die niedrigere Hürde.
- Die Reaktion mit 80 kJ/mol ist schneller.
Ergebnis: Reaktion B, weil mehr Teilchen die niedrigere Barriere überwinden
Eine Reaktion dauert bei 50 Grad Celsius 48 s. Bestimme: Wie lange dauert sie bei 90 Grad Celsius, wenn die RGT-Regel mit dem Faktor 2 je 10 K gilt?
- ΔT = 40 K, das sind 4 Zehnerschritte.
- Geschwindigkeitsfaktor: 2 hoch 4 = 16.
- Dauer: 48 s : 16 = 3 s
Ergebnis: 3 s
Ohne Katalysator gilt Ea = 150 kJ/mol, mit Katalysator Ea = 110 kJ/mol. Die Reaktion gibt 100 kJ/mol ab. Bestimme: Wie groß ist der Betrag der Reaktionsenthalpie mit Katalysator?
- Der Katalysator ändert nur den Weg.
- Edukte und Produkte liegen gleich hoch.
- ΔH bleibt 100 kJ/mol (Betrag).
Ergebnis: 100 kJ/mol
Wörter
- Produkt
- was herauskommt, wenn man malnimmt
- Oberfläche
- alle Außenseiten zusammen
Weiter lesen und ausprobieren – auf fremden Seiten
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Moleküle bauen (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): pH-Wert von Säuren und Basen (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
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