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Gesucht ist immer: Die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration eines reagieren Stoffes.(im folgenden Reaktand genannt) Diese Abhängigkeit gibt das Geschwindigkeitsgesetz wieder.

a) Aufgabentyp „Esterreaktion“

Beispiele: Esterreaktion, Marmor-Salzsäure, Saccharose

Angegeben wird: Zeit, in der die Reaktion verfolgt wird

Veränderung der Konzentration des Reaktanden während der Zeit.

Gesucht: Ordnung der Reaktion

Lösung: 1/c oder ln c gegen t auftragen.

Einzig mögliches Problem: Die Konzentration wird nicht direkt angegeben, sondern die Masse oder die ml der Lösung. Wenn man die Konzentration dann nicht ausrechnen kann, kann man meist auch die gemessenen Werte direkt auf die x-Achse zeichnen und die dann auswerten. Titrationsergebnisse muß man berechnen können.

Beispiel:

20 g Calciumcarbonat werden mit 40 ml 2mol/l Salzsäure zur Reaktion gebracht. Die dabei auftretende Gewichtsabnahme wird experimentell aufgenommen.

Salzsäure reagiert mit Calciumcarbonat unter Bildung von CO2 und H2O und CaCl2

CaCO3 + 2 Hcl ------> CaCl2 + CO2 (g) + H2O

a) Beschreiben Sie den Versuch und formulieren Sie die Reaktionsgleichung. Schätzen Sie das Verhältnis der eingesetzten Stoffmengen durch eine stöchiometrische Berechnung ab.

b) Folgende experimentellen Daten wurden aufgenommen:

Nr.	Zeit	Masse CO2	mmol CO2	mmol HCl
	s	g		mmol Hcl (Anfang) - 2 * mmol CO2
1	0,00	0,000	0	80
2	30,00	-0,441	10,0	60
3	60,00	-0,674	15,3	49,3
4	90,00	-0,857	19,4	41,2
5	120,00	-0,998	22,68	34,6
6	150,00	-1,107	25,15	29,7
7	180,00	-1,190	27,0
8	210,00	-1,265
9	240,00	-1,323
10	270,00	-1,381
11	300,00	-1,439
12	330,00	-1,473
13	360,00	-1,514
14	390,00	-1,562
15	420,00	-1,589
16	450,00	-1,619
17	480,00	-1,631
18	510,00	-1,642
19	540,00	-1,654
20	570,00	-1,665
21	600,00	-1,672
22	630,00	-1,699
23	660,00	-1,706	38,7	2,4

- 2-
- 2 -

a) Zeichnen Sie ein Diagramm zur graphischen Darstellung der Ergebnisse dieses Versuches.

(Wird bei diesen Aufgaben immer verlangt).

c) Beschreiben Sie dieses Diagramm und interpretieren Sie es in Hinblick auf die Kinetik chemischer Reaktionen.

d) Bestimmen Sie die Ordnung der Reaktion.

b) Aufgabentyp: Salzsäure Magnesium

Kennzeichen: Mehrere Versuche - verschiedene KOnzentrationen

Beispiel: HCl/Mg, Peroxodisulfat/Iodid

angegeben wird: mehrere Wertetabellen, die die Produktion oder den Verbrauch eines Stoffes während eines bestimmten zeitraums der Reaktion angegeben. Die Reaktionsbedingungen sind so gewählt, daß die Konzentration des Reaktanden konstant bleibt. Ergebnis ist eine Schar von Geraden, die die Reaktionsgeschwindigkeit jeweils für eine bestimmte Konzentration des Reaktanden angeben. Das hast du zuerst bei Mg/HCl gemacht.

Wertetabellen ------> Graphen ----------> Steigungen der Graphen -------------> Wertetabelle-

--------> Graph -----------> Ordnung

Der sich jetzt neu ergebendende Graph v gegen c aufgetragen zeigt die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration.

Ist er eine Gerade: 1: Ordnung

Ist er eine Parabel: 2. Ordnung

Das ist schön anschaulich und leicht zu verstehen, denn die Steigung der Graphen gibt direkt die Reaktionsgeschwindigkeit an.

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Weniger anschaulich, aber auch weniger mühsam zugleich ist die zweite Möglichkeit:

Angegeben wird: 1 Wertetabelle, aber auch wieder aus mehreren Versuchen

Statt die Reaktion über einen längeren Zeitraum zu verfolgen und immer wieder Meßwerte der Konzentration eines Produktes anzugeben, verfolgt man die Reaktion nur so lange, bis eine bestimmte Menge des Produktes entstanden ist.

Je länger das dauert, um so langsamer verläuft die Reaktion, also um so kleiner ist die Reaktionsgeschwindigkeit.

Ist die gemessene Zeit also groß (lange), so ist die Reaktionsgeschwindigkeit klein.

Ist die gemessene Zeit also klein (kurz), so ist die Reaktionsgeschwindigkeit groß.

Entsprechend ist der Wert 1/t direkt proportional mit der Reaktionsgeschwindigkeit.

Also: 1/t gegen die Konzentration des Reaktanden abgetragen, das ist der gesuchte Graph.

Ist er eine Parabel: 2. Ordnung

Ist er eine Gerade: 1: Ordnung

Beispiel: Reaktion von Ammoniumperoxodislfat mit Kaliumiodid

Bei der Reaktion von Iodid-Ionen mit Peroxodisulfationen entstehen Iod und Sulfationen. Durch Wahl geeigneter zusätzlicher Reagenzien (Thiosulfat und Stärke) erreicht man, daß bei Erreichen einer geringen, immer der gleichen Konzentration Iod die Lösung blau wird. Immer, wenn die blaue Farbe sichtbar wird, ist die gleiche, sehr geringe Menge Iod in der Lösung.

Man stoppt die Zeit, bis die Lösung blau wird. (tR) Dabei variiert man die Konzentration der Ammoniumperoxodisulfatlösung. Die anderen Konzentration läßt man konstant. Die folgende Tabelle gibt an, wieviel mmol des Peroxodisulfations sich in der Lösung befinden. Das Volumen der Lösung ist immer gleich.

C (S2O8 2-) mmol	t(Reaktion) (s)
0,5	145
1	55
1,5	36
1	25

a) Formuliere die Aussage der Tabelle in Worten.

b) Welchem Wert enstpricht t(r) dieser Reaktion bei der Mg/HCl Reaktion, die du ähnlich durchgeführt hast?

c) Wenn t(r) groß ist, was gilt dann die Reaktionsgeschwindigkeit?

d) Zeichne den Graphen, der die Reaktionsgeschwindigkeit für diese Reaktion darstellt.

e) Beschreibe ihn und werte ihn hinsichtlich der Ordnung der Reaktion aus.