Geschwindigkeitskonstanten geben die Geschwindigkeit einer Reaktion an und geben an, wie schnell oder langsam ein Inhaltsstoff in der Reaktion pro Volumeneinheit verbraucht wird. Je höher die Geschwindigkeitskonstante, desto schneller läuft die Reaktion ab und desto schneller wird ein bestimmter Inhaltsstoff verbraucht. Die Einheiten einer Geschwindigkeitskonstante sind die verbrauchte Reaktandenmenge geteilt durch die Zeit und das Gesamtreaktionsvolumen. Da in jeder Reaktion mehr als ein Reaktant vorhanden ist, ist es möglich, unterschiedliche Geschwindigkeitskonstanten für dieselbe Reaktion zu berechnen.
Berechnen Sie das Volumen, in dem die Reaktion stattfindet. Die Verbrennungsreaktion findet in diesem Beispiel in einer zylindrischen Rakete mit einer Länge von 90 Zentimetern und einem Durchmesser von 72 Zentimetern statt. Das Volumen dieses Zylinders ist gleich Pi mal dem Quadrat des Radius mal der Länge oder 3,14 mal 1296 Quadratzentimeter mal 90 Zentimeter. Das Volumen beträgt 366.400 Kubikzentimeter oder 0,3664 Kubikmeter.
Berechnen Sie die Verbrauchsrate der Reaktanten. Ergebnisse aus dem Beispielexperiment zeigten, dass 180 Kilogramm Wasser pro Sekunde erzeugt wurden. Die chemische Reaktionsgleichung besagt, dass ein Sauerstoffmolekül oder zwei Sauerstoffatome verwendet werden, um zwei Wassermoleküle zu erzeugen. Daher können wir sagen, dass 180 geteilt durch 2 oder 90 Kilogramm Sauerstoffmoleküle pro Sekunde bei der Reaktion verbraucht wurden. Ein Molekül Wasserstoff oder zwei Wasserstoffatome werden verwendet, um ein Wassermolekül zu erzeugen, sodass pro Sekunde 180 Kilogramm Wasserstoffmoleküle verbraucht wurden.
Berechnen Sie die Geschwindigkeitskonstante in Bezug auf Sauerstoff pro Kubikmeter, indem Sie die Geschwindigkeit des Sauerstoffverbrauchs durch das Reaktionsvolumen teilen: 90 kg/s geteilt durch 0,3664 ergibt 245,6. Daher beträgt die Geschwindigkeitskonstante dieser Reaktion 245,6 Kilogramm Sauerstoff pro Sekunde pro Kubik Meter.
Berechnen Sie die Geschwindigkeitskonstante in Bezug auf Wasserstoff pro Kubikmeter, indem Sie 180 Kilogramm durch 0,3664 teilen. Daher beträgt die Geschwindigkeitskonstante dieser Reaktion 491,3 Kilogramm Wasserstoff pro Sekunde und Kubikmeter. Jede Geschwindigkeitskonstante ist gültig, weil sie auf der Grundlage eines anderen Reaktanten berechnet wird.
Verweise
- Chemische Reaktionstechnik, 3. Aufl.; Octave Levenspiel
- Elemente der chemischen Reaktionstechnik, 4. Aufl.; H. Scott Fogler
Über den Autor
Joshua Bush schreibt seit 2006 aus Charlottesville, Virginia, und hat sich auf Wissenschaft und Kultur spezialisiert. Er hat mehrere Artikel in von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften im Bereich Tissue Engineering verfasst. Bush hat einen Ph.D. in Chemieingenieurwesen von der Texas A&M University.
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