Reaktionsordung von NOCl

Liebe/-r Experte/-in,
gegeben ist die Darstellung von Nitrosylchlorid durch Stickstoffmonoxid und Chlorgas:

2NO + Cl2 --> 2NOCl

Um die Reaktionsordnung zu bestimmen habe ich die praktisch aufgenommenden Konzentrationswerte und Geschwindigkeiten miteinander verglichen und in Bezug gestellt. (z.B. c(A) ist proprtional zu v. )
Ich weiß von den Gleichungen der 0.,1.,2.,3. Ordung.
Wie komme ich von den Proportionalitäten auf die Gleichungen der Ordnungen?

Welcher Ordnung entspricht die o.g. Reaktion?
Kann die Rückreaktion eine andere Ordnung haben als die Hinreaktion?
Würde mich um eine schnelle Antwort freuen.
Liebe Grüße,
Doro

Hi Doro,

ich habe das mal gegooglet, physikalische Chemie ist bei mir schon 10 Jahre her…

Also; hin und rück muss gleich sein (mikroreversibilitätsprinzip, energieerhaltung).

Die Reaktion ist 2. Ordnung.

http://campus.doccheck.com/uploads/tx_dcmedstudscrip…

http://www.cosmiq.de/qa/show/1793625/Beispiele-Reakt…

http://www.chemieonline.de/forum/archive/index.php/t…

http://www.chemieonline.de/forum/archive/index.php/t…

http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetik_%28Chemie%29#Di…

Ich hoffe das hilft!

Viel Spass

Christoph

Hallo Doro!

Wird Proportionalität festgestellt, handelt es sich um eine Reaktion erster Ordnung im Bezug auf A.

Hier ist es gut erklärt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetik_(Chemie)#Bestim…

Da heisst es:

„v verdoppelt sich, wenn die Anfangskonzentration eines Reaktanden verdoppelt wird: Abhängigkeit erster Ordnung von der Konzentration dieses Reaktanden.
v vervierfacht sich, wenn die Anfangskonzentration eines Reaktanden verdoppelt wird: Abhängigkeit zweiter Ordnung von der Konzentration dieses Reaktanden.
v bleibt gleich unabhängig von der Anfangskonzentration eines Reaktanden: Abhängigkeit nullter Ordnung von der Konzentration dieses Reaktanden.“

Reaktionsordnungen können im Bezug auf einen der Reaktanden angegeben werden. So kann ein und dieselbe Reaktion z.B. 1. Ordnung im Bezug auf A und 2. Ordnung im Bezug auf B sein.
Die Gesamtordnung einer Reaktion ist die Summe der Reaktionsordnungen aller an ihr beteiligten Reaktanden. D.h. im Beispiel 1. Ordnung im Bezug auf A und 2. Ordnung im Bezug auf B: Gesamtordnung: 3.
Daher kann man aus der Reaktionsordnung der Hinreaktion aus nicht automatisch auf die Reaktionsordnung der Rückreaktion schließen.

Diese spezielle Reaktion ist meines Wissens nach 2. Ordnung im Bezug auf NO und 1. Ordnung im Bezug auf Cl2 und damit insgesamt 3. Ordnung.

Generell ist zu diesem Thema der Wikipedia-Artikel gut geeignet: http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetik_(Chemie)

Auch die Gleichungen und deren integrierte Formen sind dort erklärt und verständlich hergeleitet.

Ich hoffe, ich konnte helfen.

Gruß
Stefan

Liebe Doro
als erstes sollte immer im Bewusstsein, dass die Bestimmung der Ordnung einer Reaktion eine rein empirische Sache ist und nicht unbedingt mit der Realität der wirklichen Abläufe auf molekularer Ebene identisch sein muss.
Ermittelt wird die Reaktionsordnung immer über den Einfluss des Reaktionsablaufes von den Ausgangskonzentrationen.
Vergleicht man die gesuchte Reaktion mit der von NO und Sauerstoff (klassisches Schulbeispiel, siehe auch in „Grundlagen der allg. und anorg. Chemie, Hansrudolf Christen, Sauerländer Verlag, chemische Kinetik“, so ist die Oxidation 2. Ordnung bezüglich NO resp. 1. Ordnung bezüglich O2.
Daher würde ich (weil es sich bei Cl2 ebenfalls um eine sehr reaktionsfähige Verbindung handelt) postulieren, dass es sich bei der Formierung von Nitrosylchlorid (NOCl) ebenfalls um eine Reaktion 2. Ord. bezüglich NO (es braucht 2 Moleküle pro Molekül Cl2), und 1. Ordnung bezüglich Chlor ist.
Die Rückreaktion kann dann nur 1. Ordnung sein, da keine aussenstehende molekulare Reaktanden notwendig (Katalysatoren) sind.
Bestimmen lassen sich die Ordnungen nur mit Messungen der Reaktionsverläufe bei unterschiedlichen Ausgangskonzentrationen. Das ist bei Gasen zwar etwas einfacher (durchgegehend homogene Mischungen) aber bei so reaktiven, resp. toxischen Verbindungen, nicht ohne.
Ganz Praktisch: verschiedene Ausgangskonzentrationen der Edukte, messen der Gleichgewichtslage nach unendlich (sehr) langer Zeit, sowie der Konzentrationsverläufe aller Reaktanden -> mathematisches modellieren bis berechnete Konzentrationen mit real gemessener deckungsgleich ist (eben reine Empirie).
Gruss
Felix Behm
dipl. chem. ETH
Dr. sc.nat

Hallo,

Liebe/-r Experte/-in,
gegeben ist die Darstellung von Nitrosylchlorid durch
Stickstoffmonoxid und Chlorgas:

2NO + Cl2 --> 2NOCl

Um die Reaktionsordnung zu bestimmen habe ich die praktisch
aufgenommenden Konzentrationswerte und Geschwindigkeiten
miteinander verglichen und in Bezug gestellt. (z.B. c(A) ist
proprtional zu v. )

Das wäre dann erste Ordnung. Die Ordnung ergibt sich aus dem Exponenten den du in der Proportionalität an die Konzentration schreiben musst. v = k * c(A)^1 also c(A) hoch 1. Hätte die Konzentration jetzt einen Exponenten von 2 wäre die Ordnung der Reaktionen 2.

Ich weiß von den Gleichungen der 0.,1.,2.,3. Ordung.
Wie komme ich von den Proportionalitäten auf die Gleichungen
der Ordnungen?

In der Auftragung yAchse Geschwindigkeit und x-Achse Konzentration macht man einen exponentiellen fit, d.h. man versucht die Messpunkte mit einer Kurve der Form v = k * c(x)^r also Geschwindikeit ist gleich konstante mal konzentration hoch r. Das r entspricht der Reaktionsordnung. Hat man mehrere Edukte so ergibt sich die Gesamtordnung als die Summe der einzelnen Abhängigkeiten (Summe der einzelnen r Werte)

Welcher Ordnung entspricht die o.g. Reaktion?

dafür müsste man die Verläufe der einzelnen Kurven kennen

Kann die Rückreaktion eine andere Ordnung haben als die
Hinreaktion?

Ja, ich würde sogar sagen das dass meistens der Fall ist im GG sind ja nur die Geschwindigkeiten gleich die hängen aber noch von den Konzentrationen und den Konstanten ab

Würde mich um eine schnelle Antwort freuen.
Liebe Grüße,
Doro

Viele Grüße
Thomas

Vermutlich handelt es sich um eine Reaktion zweiter Ordnung, sofern beide Reaktionspartner stöchiometrisch vorhanden sind.

Vereinfachend nehmen wir an:

k(T)=c(NO)*C(Cl2). Das heißt die Reaktion hängt von der Konzentration beider Reaktionspartner ab.

Voraussgesetzt es sind je Cl2 2 NO vorhanden und es entstehen keine Nebenprodukte kann man sagen:

c(NO)=c(Cl2)

d.h. k(T)= c(NO)*C(NO)=c(NO)².

nun ist ja v(t)=faktor dc(t)/dt.

In unserem fall:

faktor*c²(t)=*dc/dt || Gleiche Größen auf die gleiche Seite bringen:

faktor*dt=dc/c²(t) || Integrieren

faktor*t= -1/c(t)+Konstante.

Die Reaktion verläuft folgendermaßen:

faktor*t-Konstante= -1/c(t)

Konstante -faktor*t= 1/c(t)

c(t)=1/(Konstante - faktor*t). Gilt für die Ausgangsprodukte natürlich.
Dies gibt eine hyperbolische Kurve gemäß 1/x der Ausgangsstoffe.
Die Produkte der Reaktion verhalten sich gemäß
a(1-b/t). Wichtig ist, dass sich die Reaktionskurve hyperbolisch verhält.

Natürlich stellt sich bei all dem die Frage, wie kann man das durch eine Messung beweisen. (Eventuell über den Gasdruck)

Weiteres siehe dazu genau beschrieben:

http://campus.doccheck.com/uploads/tx_dcmedstudscrip…

Es kann sich aber auch um eine andere Reaktion handeln, nämlich dann, wenn das Endprodukt z.B. die Reaktion katalysiert, wenn Zwischenprodukte die Reaktion katalysieren. (Freie Chlorradikale) Es kann aber auch sein, dass diese Zwischenprodukte an der Ordnung der Reaktion nichts ändern.

Natürlich kann die Rückreaktion eine andere Ordnung haben, als die Hinreaktion.
Angenommen NOCL zersetzt sich bei 200°C, gibt es mehrere Möglichkeiten.
Die Zersetzung kann einerseits von der Konzentration des sich zersetzenden Produkts abhängen, dann ist es eine Reaktion erster Ordnung. Genau so kann es sein, dass die Zersetzung rein von der Temperatur abhängt. Dann ist es eine Reaktion nullter Ordnung.
Es können selbstverständlich beide Reaktionen trotz unterschiedlicher Ordnungen ein Reaktionsgleichgewicht erreichen.

Aus der Theorie lässt sich die Reaktionsordnung zwar näherungsweise ableiten, aber es gibt keine Garantie, dass es dann in Wirklichkeit so ist. Also, bitte die Reaktion z.B. spektroskopisch messen.