13.1
Reaktionsrate
Eine chemische Reaktion beinhaltet die chemische Umwandlung von Reaktanten in Produkte. Mit fortschreitender Reaktion nimmt die Konzentration der Reaktanten ab, während die Konzentration der Produkte zunimmt. Diese Varianz in den Konzentrationen von Reaktanten und Produkten kann in einem Diagramm als Funktion der Zeit dargestellt werden.
Die Geschwindigkeit, mit der eine Reaktion abläuft, wird als Reaktionsgeschwindigkeit bezeichnet. Er misst die Geschwindigkeit des Verschwindens von Reaktanten oder die Geschwindigkeit des Auftretens von Produkten und wird in Einheiten der Molarität pro Sekunde ausgedrückt.
Die durchschnittliche Reaktionsgeschwindigkeit kann aus der Änderung der Konzentrationen von Reaktanten oder Produkten während eines bestimmten Zeitraums berechnet werden. Der molare Konzentrationswert wird in Klammern angegeben, t steht für den Zeitraum und das Delta-Symbol steht für die "Änderung in".
Da Reaktanten während einer chemischen Reaktion erschöpft werden, ist der Wert der Konzentrationsänderung der Reaktanten immer negativ. Daher wird eine in Form von Reaktanten berechnete Reaktionsgeschwindigkeit durch ein negatives Vorzeichen ergänzt, um den Gesamtwert positiv zu machen.
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist während einer Reaktion nicht gleichmäßig. Die Geschwindigkeit zu Beginn der Reaktion, zum "Zeitpunkt Null", wird als Anfangsreaktionsgeschwindigkeit bezeichnet. Wenn die Konzentrationen der Reaktanten abnehmen, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit ab oder die Reaktion verlangsamt sich.
Die Reaktionsgeschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt oder die momentane Reaktionsgeschwindigkeit wird gemessen, indem die Steigung einer Tangente berechnet wird, die zur Reaktionskurve gezogen wird, entweder für Reaktanten oder Produkte zum interessierenden Zeitpunkt.
Der Steigungswert oder die momentane Rate zu einem bestimmten Zeitpunkt ist für alle Reaktanten und Produkte gleich.
Die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion spiegelt auch die tatsächlichen stöchiometrischen Koeffizienten von Reaktanten und Produkten wider.
Für jede ausgeglichene Reaktion, bei der ein Mol von A mit b Mol von B reagiert und c Mol von C und d Mol von D erzeugt, kann die Reaktionsgeschwindigkeit mit der generischen Formel ausgedrückt und berechnet werden: −1/a × Δ[A]/Δt = −1/b × Δ[B]/Δt. Diese Werte sind identisch mit +1/c × Δ[C]/Δt, was mit +1/d × Δ[D]/Δt identisch ist.
Die Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit ist von grundlegender Bedeutung für die Untersuchung der chemischen Kinetik, die hilft zu verstehen, wie schnell ein Medikament, ein Katalysator oder eine synthetische Reaktion funktioniert, damit sie besser kontrolliert und in ihrer Funktion optimiert werden kann.
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist die Änderung der Menge eines Reaktanten oder Produkts pro Zeiteinheit. Reaktionsgeschwindigkeiten werden daher durch…
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