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1. 2 Zn(s) + 2 HCl(aq) -------> ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) 3.

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3 Zn(s) + 2 HCl(aq) > ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) 3

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6 Volumen-Zeit-Diagramm 80.3 mL/min mL/min. 2.3 mL/min. CaCO 3 (s) + 2 HCl(aq) ----> CaCl 2 (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) 6

7 Stoffmenge-Zeit-Diagramm 3.28 mmol/min mmol/min mmol/min. CaCO 3 (s) + 2 HCl(aq) ----> CaCl 2 (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) 7

8 Homogene Reaktion (homogenes Startgemisch) Heterogene Reaktion (heterogenes Startgemisch) Je höher die Konzentration desto höher Rg: C ↑ => Rg ↑ Wenn Gase beteiligt sind: Je höher der Teildruck P desto höher Rg: P ↑ => Rg ↑ Je höher die Temperatur desto höher Rg: T ↑ => Rg ↑ RGT-Regel: Erhöhung der Temperatur um 10K verdoppelt die Rg. Zerteilungsgrad Oberfläche ↑ => Rg ↑ Rührgeschwindigkeit ↑ => Rg ↑ Ersatz von, an Edukte verarmte, Rektionslösung durch Reaktionslösung höherer Eduktkonzentration. Zugabe eines Katalysators => Rg ↑ 8

9 Rühren beschleunigt den Abtransport von Produktmolekülen nahe der Oberfläche des Feststoffpartikels in die Reaktionslösung, ebenso wie die Nachlieferung von Eduktmolekülen aus der Reaktionslösung an die Oberfläche des Feststoffpartikels. Reaktionslösung Reaktionslösung in der Nähe des Feststoffpartikels 9

10 CaCO 3 (s) + 2 HCl(aq) ----> CaCl 2 (aq) + H 2 O(l) + CO 2 (g) Einfluss von a: Konzentration und b: Zerteilungsgrad. 10

11 Prämisse 1: Notwendige Voraussetzung für chemische Reaktionen ist der Zusammenstoss von Teilchen. Prämisse 2: Nur Zusammenstösse zwischen Teilchen mit genügend hoher Energie führen zur Produktbildung. 11

12 Einfluss der Konzentration und des Teildruckes: Je höher die Konzentration (der Teildruck) der Teilchen ist, desto mehr Zusammenstösse erfolgen pro Zeiteinheit. Kollisionen Fazit: a A + b B -----> c C + d D => 12

13 Einfluss der Temperatur: Eine chemische Reaktion geht mit einer Umgruppierung der Atome einher und damit verbunden sind unmittelbar der Bindungsbruch und die Bindungsneuknüpfung. Am Anfang der Reaktion überwiegt der Bindungsbruch, während die Bindungsneuknüpfung noch nicht weit vorangeschritten ist. Die potenzielle Energie der reagierenden Teilchen ist somit gegenüber der der freien Teilchen höher. Nur Eduktteilchen die beim Zusammenstoss diese Mindestenergie mitbringen, können sich In Produktmoleküle umwandeln 13

14 N 2 O + NO N 2 + NO 2 E a -Hin. = 209 KJ/mol AKTIVIERUNGSENERGIE + +  R H °= -139 KJ/mol REAKTIONSENTHALPIE ENERGIE # Reaktionskoordinate Übergangszustand Üz  R H °= KJ/mol Einfluss der Temperatur: 14

15 Distribution of molecular kinetic energies 15

16 N 2 O + NO N 2 + NO 2 E a -Hin. = 209 KJ/mol AKTIVIERUNGSENERGIE + +  R H °= -139 KJ/mol REAKTIONSENTHALPIE ENERGIE # Reaktionskoordinate Übergangszustand Üz  R H °= KJ/mol Einfluss der Temperatur: Fazit: a A + b B -----> c C + d D => Abhängig von E A und der Temperatur 16

17 N 2 O + NO N 2 + NO 2 E a -Hin. = 209 KJ/mol AKTIVIERUNGSENERGIE + +  R H °= -139 KJ/mol REAKTIONSENTHALPIE ENERGIE # Reaktionskoordinate Übergangszustand Üz  R H = E A -Hin. - E A -Rück.  R H °= KJ/mol E a -Rück. = 348 KJ/mol AKTIVIERUNGSENERGIE Rückreaktion 17

18 N 2 O + NO N 2 + NO 2 E a -Hin. = 209 KJ/mol AKTIVIERUNGSENERGIE + +  R H °= -139 KJ/mol REAKTIONSENTHALPIE ENERGIE E a -Rück. = 348 KJ/mol AKTIVIERUNGSENERGIE Rückreaktion # Reaktionskoordinate Übergangszustand Üz  R H = E A -Hin. - E A -Rück. RHRH Bezieht sich immer auf die Hinreaktion! E A -Hin. E A -Rück. 18

19 Ed. Pr. Energie [Üz] # Reaktionskoordinate Ed. Pr. [Üz] # Eine Analogie RHRH E A -Hin. E A -Rück. E A -Hin. E A -Rück. RHRH 19

20 Für die Bildung von HI aus den Elementarstoffen findet man  R H = -13 KJ/mol und E A -Hin. = 183 KJ/mol. H 2 + I 2 ---> 2 HI a)Zeichnen Sie das Energiediagramm für die Reaktion b) Machen Sie einen Vorschlag, über die mögliche Struktur des Übergangszustandes. c) Ist die Reaktion exo- oder endotherm? d) Berechnen Sie E A -Rück. e) Berechnen Sie  R H für den Zerfall von HI in die Elementarstoffe. 20

21 Reaktionskoordinate Energie kJ/mol # kJ/mol E A-Hin = 183 kJ/mol E A-Rück = 196 kJ/mol H 2 + I 2 2 HI E A -Hin. E A -Rück.  R H - 13 kJ/mol E A-Hin = 196 kJ/mol E A-Rück = 183 kJ/mol 13 kJ/mol 2 HI H 2 + I 2 E A -Hin. E A -Rück.  R H 13 kJ/mol 21

22 E A-Hin = 196 kJ/mol E A-Rück = 183 kJ/mol 13 kJ/mol 2 HI H 2 + I 2 E A -Hin. E A -Rück.  R H 13 kJ/mol # + Reaktionskoordinate Energie kJ/mol 22

23 Reaktionskoordinate Energie kJ/mol + + #  R H 80 kJ/mol E A-Hin = 85 kJ/mol E A-Rück = 5 kJ/mol NO + Cl 2 NOCl + Cl E A -Hin. E A -Rück.  R H 80 kJ/mol NOCl + Cl NO + Cl 2 E A -Hin. E A -Rück.  R H - 80 kJ/mol E A-Rück = 85 kJ/mol E A-Hin = 5 kJ/mol 23

24 A + B C + D E A -Hin. E A -Rück. RHRH Bezieht sich immer auf die Hinreaktion!  R H = E A -Hin. - E A -Rück. Exotherme Reaktion:  R H < 0 Edukte haben einen höheren Energie- inhalt als die Produkte. Das Reaktionsgemisch erwärmt sich, die Reaktion wird immer schneller, wenn nicht gekühlt wird. Endotherme Reaktion:  R H > 0 Produkte haben einen höheren Energie- inhalt als die Edukte. Das Reaktionsgemisch kühlt sich ab. Die Reaktion wird immer langsamer, wenn nicht geheizt wird. (EDUKTE) (PRODUKTE) 24

25 25 Hin- (Bildung) und Rückreaktion (Zerfall) erfolgen gleichzeitig! Bildung von HI: Zerfall von HI: Gesamtreaktionsgeschwindigkeit:

26 26 [H 2 ] & [I 2 ] [HI] Bildung von HI Zerfall von HI Bildung = Zerfall GLEICHGEWICHT

27 27 Gesamtreaktionsgeschwindigkeit: [H 2 ] & [I 2 ] [HI] Bildung von HI Zerfall von HI Bildung = Zerfall GLEICHGEWICHT Im Gleichgewicht V Reaktion = 0 Massenwirkungsgesetz MWG K C : Gleichgewichtskonstante Ist nur von der Temperatur Abhängig.

28 28 Röhrenmodell

29 29 C Produkt im Gleichgewicht C Edukt im Gleichgewicht Geschwindigkeitsmodell v Hinreaktion v Rückreaktion im Gleichgewicht ist v Hinreaktion = v Rückreaktion Röhrenmodell

30 30 Quelle: Riedel; Anorganische Chemie 8te Auflage deGruyter 2012

31 Slide 31 Copyright © 2011 Pearson Canada Inc. General Chemistry: Chapter 15 CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) K c = [CO 2 ]K P = P CO 2 (RT) Heterogene Gleichgewichte

32 Ed. [Üz] # Pr. Katalysierte Reaktion Energie Reaktionskoordinate ENERGIEPROFIL KATALYSEZYKLUS K Ed. [Ed-K] # Pr. Ed. + K [ÜZ] # + K+ K 32

33 Ed. [Üz] # Pr. RHRH E A -Hin. Katalysierte Reaktion 33

34 Ed. [Üz] # Pr. Energie Reaktionskoordinate Katalysierte Reaktion mit Bildung eines Zwischenproduktes. ENERGIEPROFIL KATALYSEZYKLUS K Ed. [Ed-K] # Zp. [P-K] # Pr. Ed. + K [Üz 1 ] # [Üz 2 ] # Zp. + K+ K 34

35 Edukt 1 Edukt 2 Wasser Reaktionslösung vor der Katalysatorzugabe (schematische Teilchendarstellung) 35

36 Reaktionslösung nach der Katalysatorzugabe (schematische Teilchendarstellung) Katalysator-Molekül Edukt 1 Edukt 2 Wasser 36

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55 Katalyse-Zyklus Edukte Produkte (Katalysator+Edukte) Katalysator (Katalysator+Zwischenprodukte) (Katalysator+Produkte) 55

56 E a -Hin. AKTIVIERUNGSENERGIE A + B  R H REAKTIONSENTHALPIE ENERGIE # Reaktionskoordinate E a -Rück. AKTIVIERUNGSENERGIE Rückreaktion C + D (EDUKTE) (PRODUKTE) 56


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