Das Untersuchen der Reaktionsgeschwindigkeit in der Chemie: Die Geheimnisse der Reaktionsgeschwindigkeiten enthüllen

Das-Verständnis-der-Reaktionsgeschwindigkeit-(Reaktionsgesetz)-in-der-Chemie

Die-Reaktionsgeschwindigkeit,-allgemein-bekannt-als-Reaktionsgesetz,-ist-eine-mathematische-Darstellung,-die-die-Geschwindigkeit-einer-chemischen-Reaktion-in-Bezug-auf-die-Konzentration-ihrer-Reaktanten-beschreibt.-Dies-kann-durch-die-Formel-dargestellt-werden:

Formel:-Rate-=-k-[A]^m-[B]^n

In-der-obigen-Formel:

Rate-ist-die-Reaktionsgeschwindigkeit,-typischerweise-gemessen-in-Molarität-pro-Sekunde-(M/s).
k-ist-die-Geschwindigkeitskonstante,-die-für-jede-Reaktion-einzigartig-ist,-mit-Einheiten,-die-von-der-Gesamtordnung-der-Reaktion-abhängen.
[A]-und-[B]-sind-die-molaren-Konzentrationen-der-Reaktanten-A-und-B.
m-und-n-sind-die-Reaktionsordnungen-in-Bezug-auf-die-Reaktanten-A-und-B,-die-experimentell-bestimmt-werden-müssen-und-ganze-Zahlen-oder-Brüche-sein-können.

Eine-Reise-in-die-praktische-Welt-der-Reaktionsgesetze

Stellen-Sie-sich-vor:-Sie-sind-ein-Chemiker-in-einem-geschäftigen-Labor,-der-eine-neue-Reaktion-zwischen-Wasserstoffperoxid-(H₂O₂)-und-Iodidionen-(I^-)-untersucht.-Ihr-Ziel?-Herauszufinden,-wie-schnell-die-Reaktion-abläuft,-um-sie-für-industrielle-Anwendungen-zu-optimieren.-Hier-wird-die-Reaktionsgeschwindigkeit-zu-Ihrem-besten-Verbündeten!

Nehmen-wir-das-Beispiel-der-durch-Iodidionen-katalysierten-Zersetzung-von-Wasserstoffperoxid:

2H₂O₂-(aq)-→-2H₂O-(l)-+-O₂-(g)

Durch-eine-Reihe-von-Experimenten-bestimmen-Sie,-dass-die-Reaktionsgeschwindigkeit-von-den-Konzentrationen-sowohl-von-H₂O₂-als-auch-von-I^--beeinflusst-wird.-Durch-das-Plotten-Ihrer-Daten-und-die-Durchführung-einer-Regressionsanalyse-finden-Sie-heraus,-dass:

Rate-=-k-[H₂O₂]^1-[I^-]^1

In-diesem-Fall-ist-die-Reaktionsordnung-in-Bezug-auf-H₂O₂-1-(erste-Ordnung),-und-die-Ordnung-in-Bezug-auf-I^--beträgt-ebenfalls-1-(erste-Ordnung),-wodurch-die-Gesamtreaktionsordnung-2-beträgt-(erste-Ordnung-+-erste-Ordnung-=-zweite-Ordnung).

Aufschlüsselung-der-Gleichung

Um-vollständig-zu-verstehen,-wie-dies-funktioniert,-lassen-Sie-uns-ein-weiteres-Beispiel-verwenden---die-klassische-Reaktion-zwischen-Stickstoffmonoxid-(NO)-und-Wasserstoff-(H₂):

2NO(g)-+-2H₂(g)-→-N₂(g)-+-2H₂O(g)

Experimente-zeigen,-dass-die-Reaktionsgeschwindigkeit-durch-das-Reaktionsgesetz-dargestellt-werden-kann:

Rate-=-k-[NO]^2-[H₂]

Hier-beträgt-die-Reaktionsordnung-in-Bezug-auf-NO-2-und-in-Bezug-auf-H₂-1.-Wenn-[NO]-verdoppelt-wird,-erhöht-sich-die-Geschwindigkeit-um-den-Faktor-2^2-(4-Mal),-während-eine-Verdopplung-von-[H₂]-die-Geschwindigkeit-verdoppeln-würde-(2-Mal).

Reale-Implikationen

Das-Wissen-des-Reaktionsgesetzes-einer-Reaktion-hat-zahlreiche-praktische-Anwendungen.-Zum-Beispiel-kann-in-der-Pharmaindustrie-das-Verständnis-der-Geschwindigkeit,-mit-der-ein-Medikament-abgebaut-wird,-dessen-Haltbarkeit-und-Lagerbedingungen-beeinflussen.-Chemieingenieure-verwenden-Reaktionsgesetze,-um-Reaktoren-zu-entwerfen,-die-den-Ertrag-maximieren-und-Abfall-minimieren,-wodurch-industrielle-Prozesse-effizienter-und-wirtschaftlich-tragfähig-werden.

Zusammenfassung

Zusammenfassend-ist-die-Reaktionsgleichung-oder-das-Reaktionsgesetz-ein-wichtiges-Werkzeug-in-der-Chemie,-das-die-Konzentration-von-Reaktanten-mit-der-Geschwindigkeit-einer Reaktion verknüpft. Durch das Beherrschen dieser Formel können Sie die Macht freisetzen, chemische Reaktionen vorherzusagen und zu kontrollieren, was sie in Forschung und Industrie unverzichtbar macht.

Tags: Chemie, Chemische Reaktionen, Ratengesetz

K:
Konzentration A:
M:
Konzentration B:
n: