Praktikumsskript Stand: WiSe 2010/2011 - Fachbereich Chemie ...

3. Versuchsgruppe: Modellversuche 19
3.1 Modellversuche zur Kinetik
Vorbemerkung:
Die Kinetik bezieht die Dimension Zeit in die Überlegungen und Untersuchungen chemischer
Umsetzungen mit ein. Die Zeitabhängigkeit von Reaktionen ist häufig von entscheidender
Bedeutung. Das betrifft technische Umsetzungen, aber auch physiologische Vorgänge. Es ist
deshalb durchaus sinnvoll, Zeitabhängigkeiten chemischer Reaktionen in den Unterricht relativ
früh einzubeziehen. Dabei stellt sich die Aufgabe, komplexe Zusammenhänge in Lernschritte
aufzulösen und schrittweise zu erarbeiten.
Ein Problem der Kinetik besteht darin, dass die Reaktionsgeschwindigkeit eine abgeleitete Größe
und keine direkte Messgröße ist. Sie ist auch relativ unanschaulich, weil es bei chemischen
Reaktionen normalerweise keine bewegten Objekte gibt. Einen vereinfachten Zugang stellt
deshalb die Reaktionsdauer bis zu einem bestimmten Umsatz oder die Halbwertszeit dar.
Weiterhin können Modellversuche die Experimente und Erörterungen begleiten und ergänzen.
Kurzerläuterungen zur Reaktionsordnung:
Bezeichnet man mit [A] t die Konzentration des Stoffes A nach t Zeiteinheiten und entsprechend
mit [A] 0 die Konzentration zu Beginn der Reaktion, so gelten die folgenden Zusammenhänge:
Beschreibung
Reaktion nullter Ordnung
Reaktionsgeschwindigkeit ist
unabhängig von der Konzentration
des Ausgangsstoffes A
Reaktion erster Ordnung
Reaktionsgeschwindigkeit ist
direkt proportional zur
Konzentration des
Ausgangsstoffes A
differentielles
Geschwindigkeitsgesetz
d
dt
A
= k . [A] t 0 = k
d
dt
A
= k . [A] t 1 = k . [A] t
integriertes
Geschwindigkeitsgesetz * ) [A] t = k . t + [A] 0 ln [A] t = k . t + ln [A] 0
Halbwertszeit T T =
[ A
] 0 T =
2k
ln 2
k
* ) geeignet zur graphischen Auftragung
Auswertung während des Praktikumstages:
Wählen Sie drei der fünf vorgeschlagenen Versuchsteile aus, die Sie am Praktikumstag
durchführen und auswerten.
Zu diesen vier Versuchsteilen soll sowohl das Geschwindigkeitsgesetz nach nullter Ordnung als
auch das Geschwindigkeitsgesetz nach erster Ordnung überprüft werden, indem man
entsprechend der vorletzten Zeile der obigen Tabelle
• zur Überprüfung der nullten Reaktionsordnung [A] t gegen t und
• zur Überprüfung der ersten Reaktionsordnung ln[A] t gegen t
aufträgt.