Reaktionstechnik und Katalyse at TU München

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Reaktion 0. Ordnung

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Reaktion pseudo-erster Ordnung

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Kinetik Def

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Energieprofil einer chemischen Reaktion

2. Wie ändert sich die potentielle Energie im Verlauf der Reaktion?

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Reaktion 1. Ordnung

- Eigenschaften

- Halbwärstzeit

- Graph

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Reaktionsgeschwindigkeit ri der Reaktanten i (in Worten)

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Reaktionsgeschwindigkeit auch als Graph darstellen

x Achse und y Achse

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Graphische Darstellung der Rate
x, y Achse

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Energieprofil einer chemischen Reaktion
1. Was geschieht bei einer Reaktion?

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Abzisse - was ist das?

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Reaktionsgeschwindigkeit r

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Zusammengesetzte Reaktionen - parallele Reaktionen

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Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktion 0. Ordnung

- Reaktionsgeschwindigkeit von Konzentration der Reaktanden unabhängig

- A -> P (irreversibel, unimolekular, Änderung der Konzentration hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit) - konstante negative Steigung

- oft bei photochemischen und katalytischen Reaktionen

- Graph: Gerade Konzentration - Zeit

Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktion pseudo-erster Ordnung

= wenn in einem Reaktionsgemisch die Konzentration eines Ausgangstoffes in großem Überschuss vorliegt + Abhängigkeit von diesem Stoff wird damit vernichtet → Reaktionsgeschwindigkeit steigt


H20 >>>> Konzentration von Stoff B --> NIcht mehr von H20 abhängig, nur von Stoff B


Erklärung: Konzentration so hoch setzten, dass die Konzentration von H20 zu jedem Zeitpunkt der Anfangskonzentration entspricht (das was durch die Reaktion verbraucht wird, kann vernachlässigt werden, weil wir noch SOOO viel haben!)

→ c(H2O) wird als konstant angesehen! → können diese konstante c(H2O)  in die k-Konstante integrieren → neue Konstante k‘
→ behandeln diese Reaktionen jetzt wie eine der 1. Ordnung statt 2. Ordnung

Reaktionstechnik und Katalyse

Kinetik Def

= die quantitative Erfassung und Beschreibung der dynamischen Parameter chemischer Umsetzungen und ihrer Abhängigkeit von Parametern wie Druck, Temperatur, Katalysator, Stoff- und Wärmetransport, usw.

Reaktionstechnik und Katalyse

Energieprofil einer chemischen Reaktion

2. Wie ändert sich die potentielle Energie im Verlauf der Reaktion?

Zwischen den Energieminima der Reaktanten und der Produkte muss ein Maximum der potentiellen Energie liegen, das bei einer Reaktion überschritten werden muss → Zustand größter potentieller Energie = Übergangszustand oder aktivierten Komplex

Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktion 1. Ordnung

- Eigenschaften

- Halbwärstzeit

- Graph

A -> P (irreversibel, unimolekulare Reaktion)

- lineare Abhängigkeit zw Reaktionsgeschwindigkeit & Konzentration
- Halbwärtszeit: Konstante + unabhängig von Anfangskonzentration

- Reaktionsgeschwindigkeit nimmt über die Zeit ab (weniger Moleküle vorhanden, länger dauert es, bis sie umgesetzt werden)  --> Geschwindigkeit proportional zur Konzentration

- exponentieller Abfall der Konzentration mit der Zeit

- Graph: log Konzentration - Zeit (linear, Steigung -k)

Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktionsgeschwindigkeit ri der Reaktanten i (in Worten)

die durch chemische Reaktion gebildete oder
verbrauchte Stoffmenge (Mol) des Reaktanden i in der Zeiteinheit und pro Volumeneinheit der
Reaktionsmischung

Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktionsgeschwindigkeit auch als Graph darstellen

x Achse und y Achse

x Achse: temperatur

y Achse: c der Reaktionskomponenten

Reaktionstechnik und Katalyse

Graphische Darstellung der Rate
x, y Achse

x-Achse: Temperatur
y-Achse: Konzentration der Reaktionskomponente


Steigung: ist das Verhältnis davon


c(bei t=0) kennen wir


2 Funktionen:
- f(Temp) → k = Geschw.konstante bestimmen und diese in 2. Annäherung nutzen um Aktivierungsenergie zu bestimmen
- Konzentration der Reaktionskomponenten zum Bestimmen der Reaktionsordnung

Reaktionstechnik und Katalyse

Energieprofil einer chemischen Reaktion
1. Was geschieht bei einer Reaktion?

Ein Molekül ist eine stabile Anordnung von Atomen (Minimum der potenziellen Energie) relativ zueinander
Bei Reaktion werden die Atome umgruppiert → aus stabiler Anordnung in andere

Reaktionstechnik und Katalyse

Abzisse - was ist das?

die Reaktionskoordinate --> soll die jeweilige Lage aller in den Vorgang involvierten Atomkerne darstellen

Reaktionstechnik und Katalyse

Reaktionsgeschwindigkeit r

zeitliche Stoffmengenänderung, die durch die Reaktion
verursacht wird


r = - dn/dt

n= Anzahl der potentiellen Reaktionsteilnehmer (kann ersetzt werden mit Konzentration c oder Druck p)

Reaktionstechnik und Katalyse

Zusammengesetzte Reaktionen - parallele Reaktionen

Bei Parallelreaktionen gehen entweder ein bzw. mehrere Ausgangsstoffe auf verschiedene Wegen in verschiedene
Produkte über (Verzweigungsreaktion), oder es entsteht ein gemeinsames Produkt aus verschiedene Edukten


- einfacher Fall: ein Edukt --> zwei Produkte (ein Haupt- und ein Nebenprodukt)
- (Reaktionsordnung = 1, weil nur Eduktseite relevant)

- wichtig: Verhältnis der Konzentrationen der Produkte ist also konstant, d.h. unabhängig von der Reaktionszeit und der Ausgangskonzentration des Eduktes

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