Vier Stellschrauben
- Anknüpfung:Die Anfangsgeschwindigkeit \(v_0\) ist die Steigung der Tangente bei \(t = 0\) — sie eignet sich zum Vergleich von Versuchen.
- Konzentration:höhere Konzentration der gelösten Edukte → größere \(v\). Bei Gasen: höherer Druck bedeutet höhere Konzentration.
- Temperatur:schon wenige Grad mehr beschleunigen fast jede Reaktion deutlich.
- Zerteilungsgrad:bei Feststoffen reagiert nur die Oberfläche — Pulver reagiert viel schneller als ein Stück.
- Katalysator:senkt die Aktivierungsenergie und beschleunigt, ohne verbraucht zu werden.
Marmor (Calciumcarbonat) reagiert mit Salzsäure: \(\ce{CaCO3 + 2 HCl ->}\) \(\ce{CaCl2 + H2O + CO2}\). Verändere mit den Reglern jeweils einen Faktor und vergleiche die Kurve mit der festgehaltenen grauen Vergleichskurve.
Halte fest: Höhere Konzentration, höhere Temperatur und feinere Zerteilung machen die Anfangstangente steiler — die Reaktion startet schneller.
Einflussfaktoren: Auf die Anfangsgeschwindigkeit \(v_0\) wirken Konzentration (bei Gasen auch Druck), Temperatur, Zerteilungsgrad und Katalysator.
Wirkung: Höhere Konzentration, höhere Temperatur und feinere Zerteilung machen die Anfangstangente steiler. Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie und beschleunigt, ohne verbraucht zu werden.
Zerteilungsgrad: Bei Feststoffen reagiert nur die Oberfläche.
Faktoren fair vergleichen
- Variablenkontrolle:pro Versuchsreihe genau einen Faktor ändern, alle anderen konstant halten.
- Maß für \(v_0\):Tangentensteigung am Start oder \(1/t\), wenn stets bis zum gleichen Umsatz gemessen wird (z. B. bis eine Trübung ein Kreuz verdeckt).
- Konzentration hier:doppelte Säurekonzentration → doppelte Anfangsgeschwindigkeit. Wie stark \(v\) von \(c\) abhängt, wird für jede Reaktion experimentell bestimmt.
- Oberfläche:Zerteilen vervielfacht die Oberfläche: ein Würfel in \(n^3\) kleine Würfel zerlegt hat die \(n\)-fache Oberfläche.
- Deutung:warum diese Faktoren wirken, erklärt die Stoßtheorie.
Einflussfaktoren: \(c \uparrow,\; \vartheta \uparrow,\; \text{Zerteilungsgrad} \uparrow,\; \text{Katalysator} \;\Rightarrow\; v \uparrow\)
Variablenkontrolle: Pro Versuchsreihe wird genau ein Faktor geändert, alle anderen bleiben konstant.
Maß: \(v_0\) ist die Tangentensteigung am Start, oder \(1/t\) bei gleichem Umsatz.
Gase: \(c = \dfrac{n}{V} = \dfrac{p}{R \cdot T}\): Verdichten erhöht \(c\) und damit \(v\). Wie stark \(v\) von \(c\) abhängt, wird experimentell bestimmt.
- Gase:Konzentration und Druck hängen zusammen: \(c = \dfrac{n}{V} = \dfrac{p}{R \cdot T}\) — Verdichten erhöht \(c\) und damit \(v\).
Allgemeine Hinweise
Menge ist nicht Konzentration
Mehr Säure gleicher Konzentration macht die Reaktion nicht schneller — sie liefert nur mehr Produkt. Entscheidend ist \(c\), nicht \(V\).
Nur einen Faktor ändern
Wer gleichzeitig erwärmt und die Säure konzentrierter macht, kann nicht sagen, welcher Faktor wie viel bewirkt hat.
Anfangsgeschwindigkeit vergleichen
Später verändern sich die Konzentrationen in jedem Versuch anders. Der Start ist der einzige Zeitpunkt, an dem die eingestellten Bedingungen genau gelten.