Chemie Test – Reaktionskinetik

2) Nun wird die (irreversible) Reaktion A -> B betrachtet (Reaktion erster Ordnung). Die Ausgangskonzentration beträgt c(A) = 0,1 mol/l nach 8 Minuten beträgt die Konzentration an c(B) = 0,0999 mol/l. Zuerst einmal soll die Konzentration von c(A) nach 8 Minuten berechnet werden => c(A) = 0,0999 mol/l

3) Die Reaktion aus Aufgabe 2 soll nochmals betrachtet werden. Nun ist die Frage, wie groß die Konzentration von c(A) nach 4 Minuten Reaktionszeit ist. Hierzu ist die Angabe, dass es sich um eine Reaktion erster Ordnung handelt (Zur Erinnerung: Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nur von der Konzentration des zerfallenden Stoffes linear abhängig). Nun muss als der Faktor (mit der die Konzentration abnimmt) bestimmt werden.

4) Innerhalb von 8 Minuten sinkt c(A) von 0,1 mol/l auf 0,0001 mol/l. Sie nimmt also um den Faktor 0,001 ab. Nun soll in dieser Aufgabe aber nicht bestimmt werden für den Zeitraum 0 bis 8 Minuten, sondern 0 bis 4 Minuten. Der gesuchte Faktor ist (0,001) : 2 = 0,0005

5) Andererseits könnte der Faktor auch anders lauten, nämlich die Wurzel aus 0,001 (also ca. 0,032). Somit würde man als Konzentration für c(A) nach 4 Minuten erhalten: c(A) = 0,1 mol/l · 0,032 = 0,00032 mol/l

6) Oft will man die sog. Halbwertszeit einer Reaktion bestimmen. Für Reaktionen erster Ordnung ist die Formel für die Halbwertszeit sehr einfach, da die Halbwertszeit unabhängig von der Konzentration des Eduktes ist t_1/2 = ln(2) : k

7) Halbwertszeit ist die Zeitspanne, nach der nur noch die Hälfte eines ursprünglich vorhandenen Ausgangsmaterials vorhanden ist. Man kann die in Aufgabe 6 verwendete Formel beliebig umstellen und so verschiedene Größen bestimmten. Beispiel: 14C zerfällt mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren. Nun ist der Zeitpunkt t gesucht, bei dem bereits 90% an 14C-Atomen zerfallen ist. Die Antwort lautet: t = ln(0,9) · [5730 Jahre : ln(2)] = ca. 871 Jahre