Gasvolumen im Zeitverlauf messen – mittlere und momentane Reaktionsgeschwindigkeit

Was sie zeigt

Die Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich verfolgen, indem man ein gasförmiges Produkt auffängt: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂ oder Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. Die Steigung des Volumen-Zeit-Diagramms ist die Geschwindigkeit. Sie ist zu Beginn am größten, wenn Säurekonzentration und zugängliche Oberfläche am größten sind, und sinkt auf null, sobald der limitierende Reaktionspartner verbraucht ist. Im Modell ist die Geschwindigkeit proportional zu [H⁺] und zur Oberfläche und verdoppelt sich je 10 °C Temperaturanstieg; das Endvolumen des Gases hängt dagegen nur von der Menge des limitierenden Stoffes ab.

So funktioniert es

Wählen Sie Feststoff, Form des Feststoffs, Masse des Feststoffs, HCl-Konzentration und Temperatur, klicken Sie auf Start und beobachten Sie, wie sich die Gasspritze füllt. Ziehen Sie die Marken t₁ und t₂ im Diagramm, um die mittlere Geschwindigkeit (Sekante) und die momentane Geschwindigkeit (Tangente) zu bestimmen. Klicken Sie auf Neue Messung, ändern Sie nur einen Faktor und vergleichen Sie Kurven und Ergebnistabelle; Diagramm leeren beginnt eine neue Messreihe.

Einstellbare Parameter

• Feststoff CaCO₃ (Kalkstein) – CO₂ auffangen, Zn – H₂ auffangen
• Form des Feststoffs Stücke (kleine Oberfläche), Pulver (große Oberfläche)
• Masse des Feststoffs 0,1–0,5 g
• HCl-Konzentration (50 mL) 0,2–2 M
• Temperatur 15–55 °C

Fragen zum Erkunden

1. Warum ist die V(t)-Kurve zu Beginn am steilsten und flacht dann allmählich ab?
2. Liefern Stücke und Pulver gleicher Masse dasselbe Endvolumen an Gas, und warum?
3. Wie ändert sich die Zeit bis zur Hälfte des Endvolumens, wenn die Temperatur um 10 °C steigt?