Aufeinanderfolgende Reaktionen-Simulation

Über dieses Experiment

Verfolgen Sie die allgemeine Spezies A über das Zwischenprodukt B bis zum Produkt C. Messen Sie das Maximum des Zwischenprodukts, vergleichen Sie Bildungs- und Abbauraten und untersuchen Sie gleiche Geschwindigkeitskonstanten ohne numerische Singularität.

Lernziele

Erklären Sie, warum die Konzentration eines Zwischenprodukts zunächst steigen und dann wieder fallen kann.
Sagen Sie voraus, wie die beiden Geschwindigkeitskonstanten das Maximum beeinflussen.
Überprüfen Sie die Erhaltung der Gesamtmenge der erfassten Spezies.

Anleitung

1Führen Sie die Standardsequenz aus und beobachten Sie die Anzeige des Zwischenprodukts.
2Erfassen Sie das Maximum des Zwischenprodukts und vergleichen Sie Bildungs- und Abbaurate.
3Setzen Sie die Geschwindigkeitskonstanten gleich und wiederholen Sie den Vorgang.
4Erhöhen Sie die zweite Geschwindigkeitskonstante und vergleichen Sie, wie viel Zwischenprodukt sich anreichert.

Das Modell

A = A_{0} e^{- k_{1} t}, B = \frac{A _{0} k _{1}}{k _{2} - k _{1}} (e^{- k_{1} t} - e^{- k_{2} t})

Diese Form gilt, wenn sich die beiden Raten unterscheiden.

B = A_{0} k t e^{- k t} (k_{1} = k_{2} = k)

Der Grenzwert für gleiche Raten bleibt endlich.

t_{m a x} = \frac{ln ( k _{2} / k _{1} )}{k _{2} - k _{1}}

Das Maximum tritt dort auf, wo k eins mal A gleich k zwei mal B ist.

Annahmen

Der Reaktor hat ein konstantes Volumen und irreversible Reaktionsschritte erster Ordnung von A zu B und von B zu C. Anfangs ist nur A vorhanden.
A, B und C sind allgemeine Spezies, die im Verhältnis eins zu eins ineinander umgewandelt werden, sodass ihre Konzentrationssumme erhalten bleibt.
Die Partikelfarben und drei Sensorbalken stellen kontinuierliche Konzentrationen dar, keine gezählten Moleküle oder getrennten physikalischen Reaktoren.
Der Ausdruck für gleiche Raten wird mit seinem analytischen Grenzwert an der hebbaren Singularität ausgewertet.

Im Unterricht ausprobieren

Q1Warum kennzeichnet die Gleichheit von Produktions- und Abbaurate das Maximum des Zwischenprodukts?
Q2Kann C in diesem irreversiblen Modell abnehmen?

Häufig gestellte Fragen

Zeigt ein Sensorbalken, dass Flüssigkeit in ein anderes Becherglas fließt?

Nein. Die drei Balken sind Konzentrationsanzeigen für denselben geschlossenen Reaktor.

Was geschieht, wenn die Geschwindigkeitskonstanten nahezu gleich sind?

Die Implementierung verwendet einen stabilen exponentiellen Relativausdruck, der sich kontinuierlich der exakten Lösung für gleiche Raten annähert.