Reaktionsgeschwindigkeit und Stoßtheorie

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Reaktionsgeschwindigkeit und Stoßtheorie
11.11.2023
Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit und Stoß­the­o­rie

Zu Be­ginn einer che­mi­schen Re­ak­ti­on ist die Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit am höchs­ten, das konn­ten wir durch einen Ver­such be­reits fest­stel­len. Aber was steckt ei­gent­lich hin­ter der Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit und wie kann die Ver­än­de­rung der Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit ins­be­son­de­re durch Konzentrations-​, Druck-​ und Tem­pe­ra­tur­än­de­run­gen er­klärt wer­den?

Mit­hil­fe einer Si­mu­la­ti­on su­chen Sie heute Ant­wor­ten auf diese Fra­gen.

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Che­mi­sche Re­ak­ti­o­nen und die Stoß­the­o­rie

1
Öff­nen Sie die Si­mu­la­ti­on mit Ihrem Smart­phone und einem QR-​Code-​Scanner. Hier­zu müs­sen Sie mit dem In­ter­net ver­bun­den sein. Die Si­mu­la­ti­on gibt es nur auf Eng­lisch.
https://lab.concord.org/embeddable.html#interactives/sam/chemical-reactions/2-concentration-and-reaction-rate.json
2
Ma­chen Sie sich zu­nächst mit der Si­mu­la­ti­on ver­traut.
  • Fügen Sie Atome bzw. Stoff­teil­chen in den Re­ak­ti­ons­raum hinzu. Durch mehr­ma­li­ges Kli­cken kön­nen Sie immer mehr Stoff­teil­chen hin­zu­fü­gen.
  • Nun kann die Si­mu­la­ti­on ge­star­tet wer­den, wobei Sie rechts den Re­ak­ti­ons­fort­schritt sehen.
  • Wol­len Sie noch­mals er­neut star­ten oder wei­ter Stoff­teil­chen hin­zu­fü­gen, müs­sen Sie auf den nach links ge­rich­te­ten Pfeil kli­cken.
3
Be­schrei­ben Sie, wie nach der Stoß­the­o­rie eine che­mi­sche Re­ak­ti­on ab­läuft bzw. über­haupt zu­stan­de kommt.

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Kon­zen­tra­ti­on und Druck in der Stoß­the­o­rie

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Mit­hil­fe der Si­mu­la­ti­on las­sen sich nun ver­schie­de­ne Kon­zen­tra­ti­o­nen der Re­ak­tan­den dar­stel­len.
  • Star­ten Sie mit einer nied­ri­gen Kon­zen­tra­ti­on (z.B. 10 Stoff­teil­chen) und mes­sen Sie die Zeit, bis min. 70% der Stoff­teil­chen ab­re­agiert sind (Stoff­um­satz).
  • Tra­gen Sie das Er­geb­nis in die Ta­bel­le auf der nächs­ten Seite ein.
  • Da es sich um einen sta­tis­ti­schen Ver­such han­delt, wie­der­ho­len Sie bitte die Mes­sung für diese Kon­zen­tra­ti­on 10 Mal und bil­den dann den Mit­tel­wert.
  • Er­hö­hen/Va­ri­ie­ren Sie nun die Kon­zen­tra­ti­on (am bes­ten um einen be­stimm­ten ganz­zah­li­gen Fak­tor) und wie­der­ho­len Sie die Mes­sung bei die­ser Kon­zen­tra­ti­on wie­der ins­ge­samt 10 Mal. Dies wen­den Sie auf wei­te­re Kon­zen­tra­ti­o­nen an.
Chemie
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11.11.2023

Anz. ST

#1

#2

#3

#4

#5

#6

#7

#8

#9

#10

MW

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Tra­gen Sie hier Ihre Mess­wer­te ein. Anz. ST: An­zahl der Stoff­teil­chen im Re­ak­ti­ons­raum, ent­spricht der Kon­zen­tra­ti­on der Re­ak­tan­den; #1...#10: Ver­suchs­num­mer; MW: Mit­tel­wert
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Lesen Sie sich nun im Buch S. 57 den Ab­schnitt zur Stoß­häu­fig­keit durch. Be­trach­ten Sie auch das Dia­gramm (Abb. 3) einer Re­ak­ti­on 2. Ord­nung, was auf un­se­re Si­mu­la­ti­on zu­trifft.
  • De­fi­nie­ren Sie die Stoß­the­o­rie im Hin­blick auf die Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit.
  • Er­klä­ren Sie den Zu­sam­men­hang zwi­schen Edukt­ko­zen­tra­ti­on und Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit.
  • Zu­rück zur Si­mu­la­ti­on. Er­läu­tern Sie den Zu­sam­men­hang zwi­schen der An­zahl an Stoff­teil­chen im Re­ak­ti­ons­raum sowie der re­sul­tie­ren­den Zeit bis zum Er­rei­chen von 70% Um­satz.
Chemie
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Tem­pe­ra­tur in der Stoß­the­o­rie

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Nun soll die Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit in Ab­hän­gig­keit von der Tem­pe­ra­tur be­trach­tet wer­den. Öff­nen Sie dazu eine wei­te­re Si­mu­la­ti­on mit dem QR-​Code auf der rech­ten Seite.
  • Star­ten Sie die Si­mu­la­ti­on und si­mu­lie­ren Sie dann nach und nach hö­he­re Tem­pe­ra­tu­ren.
  • Be­schrei­ben Sie, wie sich die Tem­pe­ra­tur auf die Teil­chen­be­we­gung aus­wirkt und er­klä­ren Sie, wie da­durch die Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit be­ein­flusst wird.
  • Lesen Sie im Buch S. 60/61 und de­fi­nie­ren Sie die RGT-​Regel.
  • Er­klä­ren Sie, was mit Stoß­wirk­sam­keit ge­meint ist.
https://lab.concord.org/embeddable.html#interactives/sam/chemical-reactions/3-temperature-and-reaction-rate.json
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Reaktionsgeschwindigkeit und Stoßtheorie

von D. Mattes
Chemie
JS1, JS2
14.11.2023
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