Katalyse
Katalyse beschleunigt chemische Reaktionen durch Katalysatoren, ohne selbst verbraucht zu werden. Entdecke die Mechanismen dahinter und die Arten der Katalyse. Lerne, wie Katalysatoren die Aktivierungsenergie beeinflussen und welche Rolle sie in der Kinetik spielen. Interessiert? All dies und mehr findest du im folgenden Text!
in nur 12 Minuten? Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
-
5 Minuten verstehen
Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.
92%der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen. -
5 Minuten üben
Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.
93%der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert. -
2 Minuten Fragen stellen
Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.
94%der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
Katalyse Übung
-
Erläutere die Eigenschaften von exergonen und endergonen Reaktionen.
TippsDie Gibbs-Freie-Energie ist ein Maß für die Freiwilligkeit einer Reaktion.
Um eine Reaktion zum Laufen zu bringen, braucht man häufig Energie.
Die Zufuhr von Wärmenergie beschleunigt Reaktionen.
LösungReaktionen werden thermodynamisch eingeteilt in exergone und endergone Reaktionen.
- Exergone Reaktionen sind prinzipiell mögliche und zum Teil spontan ablaufende Reaktionen. Ihre Gibbsche-Freie-Energie $\Delta G^0$ ist bei Standardbedingungen kleiner Null. Läuft eine exergone Reaktion nicht spontan ab, ist ihre Gibbs-Freie-Aktivierungsenergie größer als die der spontan ablaufenden Reaktion. Mit Hilfe eines Katalysators werden sie möglich.
- Endergone Reaktionen sind thermodynamisch unmögliche Reaktionen. Ihre $\Delta G^0$ ist sehr viel größer als Null. Der Trick ist, dass durch kontinuierliches Abtrennen von Produkten die Reaktion ermöglicht wird. Voraussetzung jedoch ist, dass eine Reaktion überhaupt möglich ist.
-
Erkläre die thermodynamischen Bedingungen für den Ablauf chemischer Reaktionen.
TippsOb Reaktionen spontan, überhaupt oder nur unfreiwillig ablaufen, hat seine Ursache in der Thermodynamik.
Überlege, warum die Teilchen für eine Reaktion aktiviert werden müssen.
Welche Funktionen haben die Gibbs-Freie-Energie unter Standardbedingungen und die Gibbs-Freie-Aktivierungsenergie für den Verlauf von chemischen Reaktionen?
LösungDie Bedingungen für eine exergone Reaktion sind geknüpft an die Gibbs-Freie-Energie bei Standardbedingungen $\Delta G^0$. Sie laufen prinzipiell ab, wenn $\Delta G^0$ < 0 ist. Dabei unterscheidet man in spontan ablaufende und nicht spontan ablaufende Reaktionen. Die Gibbs-Freie-Aktivierungsenergie $\Delta G^{\#}$ muss bei spontanen Reaktionen kleiner oder gleich Null sein. Ist die Gibbs-Freie-Aktivierungenergie sehr viel größer Null, ist die Reaktion unmöglich. Mit Hilfe eines Katalysators kann sie aber möglich gemacht werden, weil dieser die Gibbs-Freie-Aktivierungsnergie senkt und die Reaktionsgeschwindigkeit der Teilchen erhöht. Jede Reaktion hat zwei Komponenten, eine thermodynamische und eine kinetische. Die Thermodynamische beschreibt das Verhältnis von Gibbs-Freie-Standardenergie und der Gibbs-Freie-Aktivierungsergie. Die Kinetische basiert auf der Möglichkeit der Geschwindigkeit der Reaktion der Teilchen im Reaktionsmedium.
-
Nenne Eigenschaften und die Funktionsweise eines Katalysators.
TippsÜberlege, wo man Katalysatoren in der Technik einsetzt.
Schadstoffe, die beim Autofahren entstehen, werden durch einen Katalysator verhindert.
LösungKatalysatoren sind Stoffe oder Verbindungen, die eine chemische Reaktion beschleunigen. Sie setzen den Energieaufwand für eine Reaktion herab. Sie gehen während der Reaktion mit den Reaktanten eine lockere Verbindung ein. Das Gleichgewicht der Reaktion verschiebt sich durch den Katalysator nicht, es wird nur schneller erreicht. Am Ende der Reaktion liegt der Katalysator unverändert vor. Viele Reaktionen werden erst möglich, wenn Katalysatoren eingesetzt werden.
-
Erkläre den Verlauf des katalytisch unterstützten Zerfalls von Wasserstoffperoxid durch Braunstein.
TippsWelche Funktion hat ein Katalysator?
Auch Zerfallsreaktionen folgen den thermodynamischen Gesetzen.
LösungSowohl Bildungs- als auch Zerfallsreaktionen können katalytisch unterstützt werden. Dabei wird immer die Freie-Gibbs-Aktivieriungenergie gesenkt. Gibt man zu einer $H_2O_2$ -Lösung Braunstein ($MnO_2$), erfolgt eine heftige Reaktion – die Lösung sprudelt. Es entsteht gasförmiger Sauerstoff, der sprudelnd entweicht. Es konnte nachgewiesen werden, dass dieser Sauerstoff alleinig dem Wasserstoffperoxid entstammt. Die Reaktion wurde also durch den Braunstein katalysiert. Braunstein bildet ein Zwischenprodukt, dass die Freie-Gibbs-Aktivierungsenergie der Zerfallsreaktion senkt. Am Ende der Reaktion liegt Braunstein, wie alle Katalysatoren, unverändert vor.
-
Beschreibe den Verlauf einer exergonen Reaktion mit Katalysator.
TippsWie ist die Funktionsweise eines Katalysators definiert?
Überlege, wovon der Verlauf einer exergonen Reaktion abhängig ist.
Wie können Bewegung der Teilchen und Energie zusammenhängen?
LösungExergone Reaktionen mit einer Gibbs-Freien-Aktivierungsenergie sehr viel größer als Null sind unmögliche Reaktionen. Sie werden erst möglich, wenn die Gibbs-Freie-Aktivierungsenergie größer bzw. gleich Null ist. Dieser Zustand wird durch einen Katalysator erreicht. Der Katalysator senkt die Gibbs-Freie-Aktivierungenergie und steigert gleichzeitig die Reaktionsgeschwindigkeit. Dieser Vorgang kommt aufgrund einer instabilen Bindung zwischen dem Katalysator und einem der Edukte zustande. Dieser Prozess benötigt eine geringere Gibbs-Freie-Aktivierungenergie.
-
Vergleiche den Einsatz von Biokatalysatoren und technischen Katalysatoren.
TippsIn welchen Bereichen finden Katalysatoren Anwendung?
Überlege, wer für die Energiegewinnung in der Muskelzelle verantwortlich ist.
Unterscheide zwischen technisch und biologisch.
LösungEnzyme sind Biokatalysatoren. Ihr Wirkspektrum bezieht sich auf biochemische bzw. biologische Reaktionen wie z.B. die der Zellatmung. Ihre Funktionalität ist mit den technischen Katalysatoren direkt vergleichbar. Enzyme bewirken das Herabsetzen der Gibbs-Freien-Aktivierungsenergie und ermöglichen so gezielte biochemische Reaktionen. Der technische Katalysator bewirkt ebenfalls eine Reduzierung der Gibbs-Freien-Aktivierungsnergie und ermöglicht so Synthesen, wie die Ammoniaksynthese, oder verhindert das Entstehen von Schadstoffen.
9.360
sofaheld-Level
6.600
vorgefertigte
Vokabeln
8.211
Lernvideos
38.688
Übungen
33.496
Arbeitsblätter
24h
Hilfe von Lehrkräften

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.
Testphase jederzeit online beenden
Beliebteste Themen in Chemie
- Periodensystem
- Ammoniak Verwendung
- Entropie
- Salzsäure Steckbrief
- Kupfer
- Stickstoff
- Glucose Und Fructose
- Salpetersäure
- Redoxreaktion
- Schwefelsäure
- Natronlauge
- Graphit
- Legierungen
- Dipol
- Molare Masse, Stoffmenge
- Sauerstoff
- Elektrolyse
- Bor
- Alkane
- Verbrennung Alkane
- Chlor
- Elektronegativität
- Tenside
- Toluol, Toluol Herstellung
- Wasserstoffbrückenbindung
- Fraktionierte Destillation Von Erdöl
- Carbonsäure
- Ester
- Harnstoff, Kohlensäure
- Reaktionsgleichung Aufstellen
- Redoxreaktion Übungen
- Stärke und Cellulose Chemie
- Süßwasser und Salzwasser
- Katalysator
- Ether
- Primärer Alkohol, Sekundärer Alkohol, Tertiärer Alkohol
- Van-der-Waals-Kräfte
- Oktettregel
- Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Oxide
- Alfred Nobel
- Wassermolekül
- Ionenbindung
- Phosphor
- Saccharose Und Maltose
- Aldehyde
- Kohlenwasserstoff
- Kovalente Bindung
- Wasserhärte
- Peptidbindung
- Fermentation