Differentialligninger og kemiske reaktioners hastigheder | SRO

Indledning
Kemiske stoffer og reaktioner omgiver os alle sammen dag og nat; vi er sågar bygget op af dem og ville ikke kunne overleve uden.

Menneskeheden har endda lært at benytte denne viden til at skabe og kontrollere disse reaktioner blandt andet med fokus på industrien, som jeg i min opgave kommer nærmere ind på; samt:

- Redegørelse for begreberne reaktionshastighed og reaktionsorden, samt for faktorer der påvirker en kemisk reaktions hastighed.

- Redegørelse for begrebet differentialligning, samt løsninger til disse ligninger. Bevis for sætningen om løsning af differentialligninger ved separation af de variable.

- Benyttelse af denne sætning til at løse differentialligningerne, der beskriver hastighedsudtrykkene for 1. og 2. orden.

- Analyse af data fra forsøget “Krystalviolet” med henblik på bestemmelse af reaktionsorden, og vurdering af resultaterne.

- Forslag til hvordan forsøget “Krystalviolet” kan udvides, således at aktiveringsenergien kan bestemmes, og forklaring af hvorledes dette kan være relevant for optimering af kemiske processer i industrien.

Indholdsfortegnelse
1.1 Indledning _ 3
2.1 Reaktionskinetik 3
- 2.2 Reaktionshastighed 3
- 2.3 Reaktionsorden 4
3.1 Faktorer der påvirker reaktionshastigheden 5
- 3.2 Koncentration 5
- 3.3 Overfladeareal 5
- 3.4 Temperatur 5
- 3.5 Katalysator 5
- 3.6 Inhibitor 5
4.1 Differentialligninger 6
- 4.2 Separation af variable 6
5.1 Separation af de variable for hastighedsudtrykkene for 1. og 2. orden 7
- 5.2 Første orden 7
- 5.3 Anden orden 7
6.1 Analyse af forsøget ”Krystalviolet” _ 8
- 6.2 Konklusion på forsøget ”Krystalviolet” _ 10
7.1 Diskussion 10
8.1 Konklusion 11
9.1 Litteraturliste 12

Uddrag
En reaktions hastighed er højst påvirkelig af visse faktorer, som i et laboratorie alle sammen kan blive kontrolleret, hvilket dermed også giver muligheden for at bestemme reaktionshastigheden.

Koncentrationen af en reaktionsdeltager kan præcist beskrives at tænke på indholdet af denne reaktionsdeltager som værende en masse små partikler.

Når disse partikler støder sammen udskilles der en lille smule kinetisk energi, som fører til en reaktion i opløsningen.

Dog er det kun de sammenstød med nok energi til at overskride den såkaldte aktiveringsenergi6, som bidrager til reaktionen, hvilket betyder, at jo flere kraftige sammenstød, jo større er reaktionshastigheden.

Derfor vil en forøgelse i koncentration af reaktant A føre til en hurtigere reaktion, eftersom stofmængdekoncentrationerne af de reagerende partikler er større, og der dermed sker flere sammenstød per tid. 7

Overfladearealet af reaktanten påvirker hastigheden af reaktionen, da man gerne vil have maximalt mængde af de to reaktanters ioner til at støde deres overflader sammen, hvilket betyder, at et lille overfladeareal resulterer i en langsommere reaktion.

Derfor er reaktioner hurtigere, hvis reaktanterne er i samme fase, altså en homogen blanding, mens hvis for eksempel man blander et magnesiumbånd og en syreopløsning vil H+ ionerne støde ind i magnesiums overfladen, og reaktionen sker dermed kun på grænsefladen.

Dette Forklarer også hvorfor omrystning eller omrøring af opløsninger resulterer i hurtigere reaktioner for heterogene opløsninger. 8

Temperaturen af en opløsning har stor effekt på hastigheden af reaktionen og hvorvidt den kan reagere i det hele taget. Dette kan forklares med ren og skær fysik eftersom varme skaber bevægelse og kulde bremser den.

Molekylerne i reaktanten har dermed mere fart, hvis opløsningen er varm og det betyder, at de har mere kinetisk energi som udløses, når de støder sammen, hvilket skaber en større chance for sammenstødene at overstige aktiveringsenergien.

Man siger som en grov regel at en temperaturforøgelse på 10° resulterer i en fordobling i reaktionshastighed. 9

Sådan får du adgang til hele dokumentet

Byt til nyt Upload en af dine opgaver og få adgang til denne opgave
  • Opgaven kvalitetstjekkes
  • Vent op til 1 time
  • 1 Download
  • Minimum 10 eller 12-tal
Premium 39 DKK pr måned
  • Adgang nu og her
  • 20 Downloads
  • Ingen binding
  • Let at opsige
  • Adgang til rabatter
  • Læs fordelene her
Få adgang nu