Kann mir jemand bitte ein paar Bedingungen dafür nennen, dass eine chemische Reaktion unvollständig ablauft?
Moin,
Kann mir jemand bitte ein paar Bedingungen dafür nennen, dass
eine chemische Reaktion unvollständig ablauft?
das Massenwirkungsgesetz?!
Gandalf
@ Gandalf
Wie genau kann ich das nun als „Bedingungen“ auffassen? Könntest Du das möglicherweise ein wenig präzisieren, bitte?
Moin,
Könntest Du das möglicherweise ein wenig präzisieren, bitte?
Wiki kann das recht gut
http://de.wikipedia.org/wiki/Massenwirkungsgesetz (und ich nicht besser)
Gandalf
Wiki kann das recht gut
http://de.wikipedia.org/wiki/Massenwirkungsgesetz (und ich
nicht besser)
Und somit stellt das Massenwirkungsgesetz die „BedingungEN“ für eine unvollständige Reaktion dar? Entschuldige bitte, aber dem kann ich leider nicht so sehr folgen.
Ich dachte, dass die Antworten eher in Richtung „Es liegen immer sowohl Produkte als auch Edukte vor“ gehen, wobei ich auch nicht weiß, ob man dies als „Bedingung“ ansehen kann.
Tach,
Ich dachte, dass die Antworten eher in Richtung…
ähm, hast Du den Artikel gelesen?!
Gandalf
Hallo ASA5: Nimmt die Enthalpie delta H zu (endotherme Reaktion) und die Entropie delta S ab, läuft die Reaktion (thermochemisch) nicht ab.
Das ist der Extremfall. Unvollständig läuft eine Reaktion ab, wenn z.B. die gewählte Temperatur nicht optimal ist, das Molverhältnis der Reaktanden nicht übereinstimmt, oder die Reaktion eine Gleichgewichtsreaktion ist, d.h. reversibel ist. Gruss. Paul
Kann mir jemand bitte ein paar Bedingungen dafür nennen, dass
eine chemische Reaktion unvollständig ablauft?
Zu unterscheiden sind zudem kinetisch (Aktivierungsenergie für den ennergieaufwendigsten Reaktionschritt im Reaktionsprofil) und thermodynamisch (Energiebilanz zwischen Produkt und Edukt: Gibbs-Gleichung G = H-TS) kontrollierte Reaktionen. Was nutzen die besten Molverhältnisse, wenn die Reaktion kinetisch nicht abläuft, nämlich einen unsäglich (praktisch nicht überprüfbaren Zeitraum) benötigt, um einen vollständigen (100%) Umsatz zu 100% des Zielproduktes zu erzielen. Wichtig ist zu erkennen, dass ein 100%iger Umsatz (d. h. vom Edukt im Unterschussmolanteil ist nichts mehr nachzuweisen) keinesfalls auch 100% des Zielproduktes bedeutet. Oft nämlich, vor allem in Reaktionen der Organischen Chemie entstehen Nebenprodukte, so dass man zwar einen 100%-Umsatz hat, aber keine 100%-Ausbeute erhält - das wäre dann auch eine unvollständige Reaktion - sofern man als „unvollständig“ das Ausbleiben einer 100%-Ausbeute des Zielproduktes meint, was ich als Definition aus der Sicht des Praktikers als sinnvoll erachte.
Wie schon von anderen hier genannt, sind Faktoren für unvollständige ablaufenden Reaktionen die Temperatur, der Druck (vor allem bei Gasen), das Molverhältnis (Stöchiometrie, Massenwirkungsgesetz), aber es sind auch praktische Aspekte zu nennen, die, selbst bei optimalen energetischen und stöchiometrischen Bedingungen wesentlichen Einfluss auf die Reaktioneausbeute haben. Sie liegeh im Bereich der Reaktionsführung:
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Zerteilungsgrad der Feststoffe (fein gemörserte Feststoffe versprechen einen schnelleren und vollständigeren Umsatz als grobe mit realtiv kleiner Oberfläche)
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die Art und Intensität der Rührung/Durchmischung
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die Reihenfolge der Eduktzugabe
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die Konzentration der Edukte im Reaktionsmedium
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die kontinuierliche Abführung etwaiger Nebenprodukte (z. B. bei Veresterungen von Carbonsäuren mit Alkoholen ensteht Wasser, das z. B. mittels Wasserabscheider entfernt werden kann; das MWG kommt zum Tragen)
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die Ansatzgröße, also der Reaktionsmaßstab, der verwendet wird. Eine Reaktion kann bei einer Ansatzgröße von 2 mmol 100% Ausbeute haben, aber bei 100 oder mehr mmol weitaus weniger, weil die Durchmischung (Temperaturgradienten) schlechter gelingt oder z. B. Verunreinigungen, die in den Edukten (sie sind selten vollkommen rein ab Hersteller) bei einem großen Ansatz maßgeblichen Einfluss ausüben, was bei einem kleineren Ansatz noch nicht der Fall ist.
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die Wahl des Reaktionsgefäßes (großer Kolben, breiter Kolben, schlanker Kolben, Röhrchen,…)
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die Art der Aufarbeitung und damit Isolierung des Reaktionsproduktes.
Während z. B. durch eine GC/MS-Untersuchung direkt aus der Reaktionsmischung ein 100%-Umsatz und sogar erfreulicherweise eine 100%-Ausbeute (kein Muss) feststellbar sind, so kann eine ungeeignete Aufarbeitung der Reaktionsmischung inklusive Reinigung des Rohproduktes die Freude schnell trüben. Aufarbeiteiungen bedeuten immer einen Produktverlust und machen eine Reaktion „unvollständig“. Es ist also genaugenommen nötig, „unvollständig“ vor oder nach der Aufarbeitung zu definieren und obendrein sollte dann auch noch der Reinheitsgrad des Produktes angegeben werden. Bei einem Produkt von 90%-Reinheit hat man schnell einenvermeintlich vollständige Reakion, während man aber tatsächlich 10%-unerwünschte Masse in diesem Produkt vorfindet. -
schlechte Praktiker werden grundsätzlich trotz bester Laborausrüstung, Reaktionethermodynmaik und Kinetik nie einen eine vollständige Reakion erleben. Sie sind als ein Garant und damit Experten für „unvollständige“ Reaktionen…
zu ergänzen sind noch eine nicht ausreichende Reaktionszeit (gezielter Abbruch der Reaktion vor vollständigem Umsatz zum Zielprodukt, um z. B. die zunehmende Bildung eines Nebenproduktes zu vermeiden) und eine ungeeignete Lösungsmittelwahl (Reaktionsmedium). Lösen sich die Reakionskomponenten nicht im Medium (z. B. Dichlormethan, Toluol, Ethanol,… oder Lsm.-Mischungen), dann wird ebenso keine (keine Reaktion ist ein Spezialfall der unvollständigen Reaktion) oder nur eine unvollständige Reaktion eintreten.
Weiterhin hat haben der pH-Wert der Reaktionsmischung (liegen Reaktanden z. B. protoniert vor oder eher deprotoniert, was deren Reaktivität beeinflusst), ein Katalysator (beschleunigt die Umsetzung zum Zielprodukt) oder gar ein Inhibitor (die Umsetzung wird gezielt stoppt bzw. unterbunden) großen Einfluss auf die Unvollständigkeit einer chemischen Reaktion.
Unvollständige verlaufende Reaktionen sind nicht grundsätzlich nachteilig, sondern können präparativ durchaus von Vorteil sein, wenn man z. B. ein teueres Edukt durch geschickte Aufarbeitung von der ersten Reaktionsmischung abtrennen und in einer zweiten mit erneut einsetzen kann. So lässt sich die Gesamtausbeute steigern, evtl. Zeit gewinnen, aber auch oft die Kosten reduzieren.