Illumina :: Erhöhung der Reaktionsrate durch Temperaturerhöhung

Cyanwasserstoff · Anmeldedatum: 07.05.2006

Erhöhung der Reaktionsrate durch Temperaturerhöhung

Einer Faustregel zufolge verdoppelt sich die Reaktionsrate bei Erhöhung der Temperatur um 10°C. Eine solche Erhöhung der Reaktionsrate lässt sich eindrucksvoll anhand der Peroxyoxalat-Chemilumineszenz demonstrieren.

Geräte:

Waschbecken, großes Becherglas o.ä.

Chemikalien:

kaltes Wasser

heißes Wasser

Knicklicht

Durchführung:

Das Waschbecken oder das Becherglas wird mit eiskaltem Wasser gefüllt. Ein Knicklicht wird durch Knicken aktiviert und in das kalte Wasser gegeben. Die Reaktionsrate und die daraus resultierende Leuchtkraft ist gering. Wird das Wasser nun durch heißes Wasser ausgetauscht und das Knicklicht in dieses hinein gegeben, so erhöhen sich Reaktionsrate und Leuchtkraft dramatisch.

Entsorgung:

Das Knicklicht kann in den Hausmüll gegeben werden.

Erklärung:

Die Leuchtreaktion beruht auf der Oxidation des im Knicklicht enthaltenen Oxalsäureesters mit Wasserstoffperoxid in Anwesenheit eines organischen Farbstoffs, wobei der genaue Mechanismus jedoch noch nicht geklärt ist. Wahrscheinlich ensteht angeregtes Kohlenstoffdioxid, welches seine Anregung auf den Farbstoff überträgt, der wiederum unter Aussendung von Licht in den Grundzustand übergeht.
Dabei ist die Reaktionsrate bei höherer Temperatur ebenfalls höher, sodass im Vergleich zu der Reaktion bei niedrigerer Temperatur ein verstärktes Leuchten erzielt wird.

Bilder:

Knicklicht in kaltem Wasser

Knicklicht in warmem Wasser

Chaoschemiker · Anmeldedatum: 13.12.2006

V_Rk~c
V_Rk=k*c k≡Geschwindigkeitskonstante (reaktionsspezifisch, abhängig von intensiven Zustandsgrößen)
v_AA + v_BB <-> v_CC + v_DD
V_Rk=k*c^v_A(A)*c^v_B(B)
v_A + v_B = Reaktionsordnung
-> Reaktion zweiter Ordnung
Da wir mit Ablauf der Reaktion eine Konzentrationsänderung haben ergibt sich ein Graph mit dem Verlauf einer Hyperbel
(V_Rk[mmol*l^-1*s^-1]-t[s]-Diagramm)
c(t)=c₀*e^-k*t
Ableitung der Funktion ist (Da Exponentialfunktion von e mit e^x)
c'(t)=-k*c₀*e^-k*t
c=c₀*e^-k*t
ln(c)=ln(c₀)*e^-k*t
ln(c)=ln(c₀)-k*t*ln(e)=n(c₀)-k*t*1
ln(c)-ln(c₀)=-k*t |*(-1)
ln(c₀)-ln(c)=k*t
ln(c₀/c)=k*t
k=t^-1*ln(c₀/c)

t_1/2=ln2*k^-1
Sprich: Bei einer Reaktion 1. Ordnung (Ein Edukt) ist die Ausgangskonzentration c₀ irrelevant für die "Reaktionshalbwertszeit"

Dann hat der gute Svante Arrhenius noch folgende Gleichung aufgestellt (um die es eigentlich geht Mr. Green

)
k=A*e^-E_A/(R*T)
E_A ist die Arrheniussche Aktivierungsenergie
A der Frequenzfaktor (Aktionskonstante)
Aus jener RGT-Regel lässt sich erkennen, dass bei einer Erhöhung von T k wächst und somit die Reaktionsgeschwindigkeit á 10K um das zwei- bis vierfache ansteigt, bzw. bei einer Senkung der Temperatur um 10K, um den selben Faktor absinkt.

EDIT: Aufgrund der Nachfragen: Nein, das ist kein Copy&Paste-Produkt sondern mühsame Eintipparbeit aus Mitdenkarbeit im Chemiehefter.

Cyanwasserstoff · Anmeldedatum: 07.05.2006

Jaja, die Reaktionsraten...hatten wir vor kurzem auch noch im Unterricht. Mr. Green

Was mich auf die Frage bringt, was ihr in Deutschland eigentlich im Augenblick macht? Wir machen derzeit Thermochemie...und fangen bald mit Elektrochemie an. Kurz vor den Sommerferien kommen wir dann nochmal auf organische Chemie zurück.

P.S. @ Chaos: Danke für das hier-einbringen. Very Happy

Chaoschemiker · Anmeldedatum: 13.12.2006

Wir sind momentan an Titrationen Very Happy

Cyanwasserstoff · Anmeldedatum: 07.05.2006

Hatten wir Anfang/Mitte des Schuljahres. Smile