Wie kann man die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion messen?

Machen wir zunächst einen sehr einfachen Versuch. Die Idee zu diesem Experiment kommt aus der alten Fernsehserie "Telekolleg Chemie", die ich vor 16 Jahren einmal gesehen habe.

vorheriges Kapitel:
Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen

Ein einfacher Versuch mit Salzsäure und Zink

Wir benötigen fünf Bechergläser (250 ml) sowie Salzsäure in drei unterschiedlichen Konzentrationen (z.B. 0,1 mol/l, 0,5 mol/l und 2 mol/l) sowie Zink in drei Formen, z.B. als Pulver, als Späne und als Blech.

Aufbau

Durchführung und Beobachtungen

In die Bechergläser füllen wir je 100 ml der Salzsäure, dann geben wir in die drei Bechergläser der mittleren Reihe ungefähr die gleiche Menge Zinkspäne oder Zinkgranalien.

Was beobachten wir?
Bei der stark verdünnten Salzsäure tut sich so gut wie gar nichts.
Bei der Salzsäure mittlerer Konzentration kann man eine schwache Reaktion beobachten, und bei der stark konzentrierten Salzsäure sieht man eine recht heftige Reaktion.

Der Versuch geht aber weiter.
Während wir eben die Konzentration der Salzsäure verändert haben, wollen wir jetzt den Zustand des Zinks variieren. Die HCl-Konzentration bleibt dabei konstant.
In das linke Becherglas geben wir pulverförmiges Zink, in das rechte dagegen Zinkblech.

Was beobachten wir jetzt?
Das pulverförmige Zink reagiert wesentlich heftiger als die Zinkgranalien bzw. die Zinkspäne. Umgekehrt ist die Reaktion des Zinkblechs wesentlich weniger spektakulär als die Reaktion der Späne bzw. Granalien.

Und was folgern wir jetzt aus diesem Versuch?

 

Folgerungen

Folgerung 1:
Die Geschwindigkeit der Reaktion einer Lösung ist abhängig von der Konzentration des gelösten Stoffes.

Je höher in unserem Versuch die Konzentration der Salzsäure, desto heftiger (schneller) die Reaktion.

Folgerung 2:
Die Geschwindigkeit der Reaktion eines Feststoffes ist abhängig von seiner Gesamtoberfläche.

Nächstes Kapitel:
Wie kann man die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion genau messen?

Je größer die Oberfläche des Zinks, desto heftiger die chemische Reaktion. Das Zinkblech hatte bei gleicher Masse die geringste Oberfläche, dort verlief die Reaktion recht langsam. Das Pulver hatte die größte Gesamtoberfläche, und dort verlief die Reaktion auch am schnellsten.