Rechner für Kinetik erster Ordnung

Verbrauch erster Ordnung

Ist die Verbrauchsgeschwindigkeit proportional zur aktuellen Konzentration, beschreibt C = C₀ exp(−kt) den Verlauf. Dabei ist k die Geschwindigkeitskonstante. Die Einheiten von Zeit und Konstante müssen zusammenpassen. Der Rechner rechnet beide auf Sekunden um. Bei anfangs 2 mol/L und k = 0,01 1/s verbleibt nach 69,3147 Sekunden eine Konzentration von 1 mol/L.

Zielkonzentration

Im Zeitmodus wird eine positive Zielkonzentration eingegeben, die höchstens der Anfangskonzentration entspricht. Für eine unveränderte Konzentration ist die benötigte Zeit null. Diese Gleichung allein belegt keine Reaktion erster Ordnung. Experimentelle Anpassung, Temperaturführung und konstantes Volumen sind gesondert zu prüfen.

Koeffizient und Zeit zusammen betrachten

Der Exponent k·t muss dimensionslos sein. Multiplizieren Sie einen Koeffizienten je Sekunde nicht unmittelbar mit Minuten. Die passenden Einheitenwähler ermöglichen die Umrechnung. Vergleichen Sie bei experimentellen Koeffizienten Temperatur, Stoff und Medium mit Ihrem Fall. Der Koeffizient ist keine universelle Reaktionskonstante.

Die Anfangskonzentration sei beispielsweise 4 mol/L, das Ziel 1 mol/L und der illustrative experimentelle Koeffizient 0,05 1/s. Das Verhältnis ist 4/1 = 4, die Zeit daher ln(4)/0,05 ≈ 27,725887 s. Der verbleibende Anteil ist 1/4, der Umsatz somit 75 %. Die Halbwertszeit beträgt ln(2)/0,05 ≈ 13,862944 s. Nach zwei Halbwertszeiten ist das Ziel erreicht, weil sich zuerst die Konzentration und dann der Rest halbiert.

Umsatz und verbleibende Konzentration sind unterschiedliche Ausgaben. Eine andere Anfangskonzentration verändert die Halbwertszeit hier nicht, kann aber die Zeit bis zu einem absoluten Ziel verändern. Temperaturänderungen, Rückreaktion oder Volumenänderungen können ein anderes Modell erfordern. Vollständiger Verbrauch benötigt unendliche Zeit. Ein als null angezeigter kleiner Wert belegt keinen vollständigen chemischen Verbrauch.

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Konzentration bei einer Reaktion erster Ordnung?

Die Verbrauchsgleichung erster Ordnung ergibt beispielsweise nach 100 Sekunden 0,7358 mol/L bei anfangs 2 mol/L und einer Geschwindigkeitskonstante von 0,01 1/s. Die Berechnung setzt konstante Temperatur und konstantes Volumen sowie gültige Kinetik erster Ordnung voraus. Sie bestimmt die Reaktionsordnung nicht experimentell.

Mit diesen Werten berechnen