Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 73 Die chemische Reaktion 5 Zusammenfassung Einige Faktoren bewirken, dass Reaktionen schneller ablaufen: – höhere Temperatur – höhere Konzentration (bei Gasen auch höherer Druck) – kleinere Teilchen – größere Oberfläche – Vorhandensein eines Katalysators v R = k · c (A) · c (B) Konzentrationsangaben in der Chemie Um anzugeben, wie konzentriert oder verdünnt eine Lösung ist, gibt es mehrere Möglichkeiten: –– Angabe als Massenprozent : Wie viel Masse des gewünschten Stoffes ist vorhanden in Bezug auf die Gesamtmasse eines Gemisches. Bsp: Essigsäure in Essig: enthält 5% Essigsäure –– Angabe als Volumsprozent : Wie viel Volumen macht der gewünschte Stoff aus im Vergleich zum Gesamtvolumen des Gemisches. Bsp. Wein: enthält 10,5Vol.-% Alkohol –– Angabe als Stoffmengenkonzentration : Wie viele Teilchen eines gewünschten Stoffes befinden sich in einem bestimmten Volumen des Gemisches: Angabe in mol/L z. B. NaOH mit der Konz. 1mol/L c (NaOH) = 1mol/L (c = Konzentration) Zu einer Lösung Natronlauge mit der Konzentration 1mol/L sagt man auch 1-molare Lösung oder NaOH 1M. Chemiker bevorzugen meist die Angabe der Stoffmengen- konzentration. i Z Die Reaktionsgeschwindigkeit Welche Aussagen sind korrekt? Kreuze an: a) Eine Reaktion kann man durch Vergrößern der Oberfläche beschleunigen b) Die Konzentration gibt den Energiegehalt eines Gemisches an c) Die Geschwindigkeitskonstante k ist abhängig von der Temperatur d) große Moleküle erhöhen die Reaktionsgeschwin- digkeit L Stelle die Geschwindigkeitsgleichung für die Knallgas- reaktion auf. L 5.5 F23 A2 F24 A1 5.6 Immer schneller, immer schneller Katalyse Der Autokatalysator sollte jedem ein Begriff sein, immerhin sind Katalysatoren in Österreich seit über 30 Jahren im Einsatz. Aber es gibt noch viele viele andere Katalysatoren in der Chemie, und alle arbeiten nach demselben Grund- prinzip! Ein Katalysator ist definitionsgemäß ein Stoff, der eine Re- aktion durch Senkung der Aktivierungsenergie beschleunigt oder in Gang setzt, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Ein Katalysator geht unverändert aus einer Reaktion hervor! Ein Energiediagramm einer exothermen Reaktion mit und ohne Katalysator stellt Abb. 5.10 dar. Weil eben die Aktivierungsenergie nicht mehr so hoch ist, kann die Reaktion schneller ablaufen. Man kann sich das so vorstellen, dass ein Katalysator z. B. hilft, Bindungen aufzuspalten oder Moleküle schon in der richtigen Raumrichtung aufeinander treffen lässt. Für eine bestimmte chemische Reaktion sind jeweils nur einer oder einige wenige Katalysatorstoffe wirksam. Diese kann man auch nur schwer „vorhersehen“, d. h. man muss für neue chemische Synthesewege oft geeignete Katalysato- ren durch Ausprobieren finden. Das ist auch häufig der „Knackpunkt“, ob eine Reaktion in der Technik wirtschaftlich verläuft oder nicht. Hat man keinen geeigneten Katalysator, so lauft die Reaktion zu langsam und die Wirtschaftlichkeit bzw. der Gewinn ist nicht mehr gegeben. Was macht ein Autokatalysator? Warum ist er in Österreich vorgeschrieben? Könnte man mit mehr Autokatalysatoren weltweit den Klimawandel stoppen oder zumindest verlang- samen? F25 F26 Abb. 5.10: Energiedia- gramm einer exo- thermen Reaktion Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv