KINETIK |
||
Beispiele |
Es werden stets Reaktionen 1. Ordnung angenommen,
damit ist die Einheit von k jeweils Zeit-1.
Für
den Zusammenhang °C und K wird benutzt: 0 °C = 273,15 K.
1) Bei 40 °C ist die Geschwindigkeitskonstante 0,5 und bei 70 °C
ist sie 5. Berechne EA in kJ/mol.
Zur
Lösung ist eine tabellarische Anordnung sinnvoll, um die Zahlen richtig
in die Gleichung einzusetzen!
|
k |
T (°C) |
T (K) |
1 |
k1 = 0,5 |
40 |
T1 = 313,15 |
2 |
k2 = 5 |
70 |
T2 = 343,15 |
Teilergebnisse: ln (k1 / k2) = -2,3026; (1 / T2
- 1/ T1) = -2,7918*10-4;
EA
= ln(k1 / k2) * R / { (1 / T2) - (1 / T1)
} = 68.571,06 J/mol (weil R auch J enthält) ~ 68,6 kJ/mol.
2) Bei 60 °C ist die Geschwindigkeitskonstante 15; die Aktivierungsenergie
ist 69,8 kJ/mol.
Wie groß ist die Geschwindigkeitskonstante bei 40
°C?
Ansatz: T1 = 40 °C = 313,15 K: k1 gesucht;
T2 = 60 °C = 333,15 K; k2 = 15.
In
der Gleichung ist zu beachten, dass EA
in J/mol eingesetzt wird!
(EA / R) * (1/T2 -
1/T1) = (69.800 / 8,314) * ... = 8.395,48 * (-1,917*10-4)
= -1,6095
ln (k1 / k2) = -1,6095; also (k1
/ k2) = exp ( -1,6095 ) = 0,1999;
k1
= 0,1999 * k2 = 2,999 ~ 3.
3) Bei -5 °C ist die Geschwindigkeitskonstante 4; die Aktivierungsenergie
ist 70 kJ/mol.
Bei welcher Temperatur, in °C, ist die Geschwindigkeitskonstante
800?
Ansatz: T1 = -5 °C = 268,15 K: k1 = 4;
T2 gesucht; k2 = 800; EA = 70.000 J/mol.
Beim
Auflösen aufpassen, dass "1" und "2" nicht verwechselt
werden.
Umstellen der Gleichung: (1 / T2 - 1 / T1)
= ln ( k1 / k2) * R / EA;
(1 / T2
- 1 / 268,15) = ln (4 / 800) * 8,314 / 70.000 = -6,2929*10-4;
1/T2
= -6,2929*10-4 + 3,7293*10-3 = 3,0999*10-3;
T2 = 322,58 K = 49,43 ~ 49,4 °C.
Zurück zur Theorie (Arrheniusgleichung) Weiteres Übungsmaterial: Downloads Nr. 3