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Aktivierungsenergie und Katalysatoren

OberschuleChemieUmwandlung erster Ordnung nach Arrhenius mit schematischen Energieprofilen mit und ohne Katalysator

Klicken Sie auf das Energiediagramm oder ziehen Sie daran, um die Sonde entlang der Reaktionskoordinate zu bewegen. Fügen Sie einen Katalysator hinzu, führen Sie Versuche mit gleicher Dauer durch und vergleichen Sie den Umsatz, ohne die Energien von Edukten und Produkten zu verändern.

Energielandschaft der Reaktion

Reaktionsweg ohne KatalysatorReaktionsweg mit Katalysator
68340-34-6800.250.50.751ReaktionskoordinateRelative Energie (kJ/mol)

0.00%

Messprotokoll

Ändere die Einstellungen, teste eine Vorhersage und speichere das Ergebnis. Es werden bis zu 12 Momentaufnahmen gespeichert.

Über dieses Experiment

Untersuchen Sie Reaktionskoordinaten-Energieprofile und vergleichen Sie die Umsetzungen bei gleicher Zeit. Senken Sie eine Energiebarriere mit einem Katalysator, variieren Sie die Temperatur und beobachten Sie, welche Größen sich ändern, während die Reaktionsenthalpie konstant bleibt.

Lernziele

  • Unterscheiden Sie zwischen Aktivierungsenergie und Reaktionsenthalpie.
  • Nutzen Sie die Arrhenius-Temperaturabhängigkeit, um Geschwindigkeitskonstanten zu vergleichen.
  • Erklären Sie, warum ein Katalysator beide Reaktionsbarrieren verändert, ohne die Energien der Endzustände zu ändern.

Anleitung

  1. 1Klicken Sie auf das Energieprofil, um die Energien von Edukten, Übergangszustand und Produkten abzulesen.
  2. 2Führen Sie eine Behandlung ohne Katalysator durch und speichern Sie den Umsatz und die Geschwindigkeitskonstante.
  3. 3Fügen Sie den Katalysator hinzu und wiederholen Sie dieselbe Behandlung.
  4. 4Ändern Sie die Reaktionsenthalpie unabhängig und vergleichen Sie die Hin- und Rückreaktionsbarrieren.

Das Modell

Temperatur und Aktivierungsenergie bestimmen die Geschwindigkeitskonstante erster Ordnung.
Die Barrierendifferenz ist die Reaktionsenthalpie.
Die Halbwertszeit gilt für das gewählte Modell erster Ordnung.

Annahmen

  • Die glatten Energieprofile sind schematische Reaktionskoordinatendiagramme und keine Berechnungen molekularer Potentiale.
  • Der Präexponentialfaktor ist auf eine Million pro Sekunde festgelegt. Der Zeitverlauf folgt einem irreversiblen Geschwindigkeitsgesetz erster Ordnung für den Stoffabbau.
  • Der Arrhenius-Exponentialterm ist kein gemessener Anteil aller Molekülstöße. Orientierung und detaillierte Energieverteilungen werden nicht aufgelöst.
  • Ein Katalysator senkt die Barrieren in Hin- und Rückrichtung um denselben vorgegebenen Betrag. Er verschiebt keinen der beiden Endpunkte und berechnet keine neue Gleichgewichtsausbeute.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum kann eine kleine Absenkung der Barriere eine große Geschwindigkeitssteigerung bewirken?
  2. Q2Warum verändert ein Katalysator nicht die Energiedifferenz zwischen Reaktanten und Produkten?

Häufig gestellte Fragen

Ist die bewegliche Energiesonde ein reagierendes Molekül?

Nein. Sie tastet eine schematische Reaktionskoordinate unabhängig von der physikalischen Expositionszeit ab.

Kann diese irreversible Kurve die Gleichgewichtszusammensetzung vorhersagen?

Nein. Sie isoliert die Umwandlung erster Ordnung und den Arrhenius-Geschwindigkeitsvergleich. Für das Gleichgewicht ist ein reversibles Modell erforderlich.