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Reaktionsgeschwindigkeit
Ein Reagenzglas wird mit verdünnter Salzsäure (1mol/l) gefüllt. Bei der Zugabe von Zinkstückchen entsteht in einer lebhaften Reaktion Wasserstoff, den man pneumatisch in einem Messzylinder auffängt. Für die Reaktion wird folgende Reaktionsgleichung angegeben:  

2 HCl  +  Zn   H2  +  ZnCl2  

 
 
  
  
Im ersten Experiment wird das Volumen genau nach 1 Minute abgelesen, die Zinkstückchen entnommen und die Konzentration der verbleibenden Säure bestimmt. Im zweiten Experiment verfährt man genau gleich und führt die Messungen nach 2 Minuten durch, usw.. Die Ergebnisse werden in einer Tabelle eingetragen:  
  
  
 Experiment
Start
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Zeit 
(Minuten)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Konzentration 
HCl (mol/l)
1
0,8
0,6
0,42
0,28
0,18
0,11
0,07
0,04
0,02
0
Gasvolumen 
H2 (ml)
0
10
20
30
40
47
50
52
53
54
55
   
  
Das Ablaufen dieser chemischen Reaktion hängt von der Reaktionsgeschwindigkeit v ab. Darunter versteht man die Änderung der Konzentration an Ausgangsstoffen (oder an Produkten) pro Zeitspanne, in der diese Änderung eintritt:  
 
 
   
  
Beim Experiment Nr. 1 nahm die Konzentration der Salzsäure in einer Minute um 0,2mol/l ab. Somit ergibt sich für den Ausgangsstoff (HCl) eine Reaktionsgeschwindigkeit von:  
   
v = 0,2 mol/l : 60 s = 0,0333 mol/l·s  
  
Misst man weitere Zeitintervalle, stellt man fest, dass die Reaktionsgeschwindigkeit allmählich abnimmt. Dies hängt mit der Abnahme der Konzentration der Salzsäure zusammen, am Ende der Reaktion bildet sich auch immer weniger Wasserstoff pro Zeiteinheit. Als Beispiel wird die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem Zeitintervall nach 4 bis 5 Minuten bestimmt:  
  
v = 0,1 mol/l : 60 s = 0,0166 mol/l·s  
  
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nun nur noch halb so groß. Dies wird auch auf der folgenden Grafik verdeutlicht. Die Abnahme der Reaktionsgeschwindigkeit kann an der abnehmenden Steilheit der (roten) Kurve abgelesen werden:  
    
  
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Führt man das obige Experiment mit Salzsäure höherer Konzentration durch, dann entsteht mehr Wasserstoff in einer kürzeren Zeiteinheit, die Konzentration der Salzsäure nimmt schneller ab, die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht sich. Dieser Effekt wird auch mit einer Temperaturerhöhung erreicht. Dabei gilt die Faustregel: Bei einer Erhöhung der Temperatur um 10 Kelvin (10°C) steigt die Reaktionsgeschwindigkeit mindestens um das Doppelte. Verwendet man statt Zinkstücke pulverförmiges Zink, ist ebenfalls eine erhöhte Gasentwicklung sichtbar. Dies lässt sich in einem Versuch jedoch nur mit frisch reduziertem Zink zeigen. Je größer die Oberfläche und je größer der Zerteilungsgrad der Reaktionspartner ist, umso größer ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Bestimmte Faktoren begünstigen also die Reaktionsgeschwindigkeit:  
  • Erhöhung der Konzentration der reagierenden Stoffe
  • Temperaturerhöhung
  • Feinere Zerteilung und Erhöhung der wirksamen Oberfläche
 
Copyright: T. Seilnacht