Ressourcen » Umfragen-Archive » Runaway Reaktion

Diese Umfrage war vom 1. Juli 2008 bis 10. März 2009 aufgeschaltet.

Im nachfolgenden Video sehen Sie die Zugabe von dunkelgelber Eisenchloridlösung in ein Gefäss mit Wasserstoffperoxid.

Nach der Zugabe bilden sich Gasblasen, die in immer schnellerer Folge entstehen bis das Reaktionsgemisch das Gefäss überwindet.

Unsere Frage und die möglichen Antworten waren:

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt dieses Experiment am Besten:

a) weiss nicht

b) Druckabhängige Reaktionsgeschwindigkeit

c) Druckneutrale Reaktionsgeschwindigkeit

d) Temperaturabhängige Reaktionsgeschwindigkeit

Keine Antwort wussten 19%. Die Aufschlüsselung der Antworten, die entweder b), c) oder d) wählten ergibt folgende Aufteilung in Prozenten:

Was ist eine Runaway-Reaktion?

Bei einer exothermen, chemischen Reaktion wird Wärme freigesetzt. Bei vielen exothemen Reaktionen erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmender Temperatur. Als Daumenregel gilt bei einer Temperaturerhöhung um 10°C verdoppelt sich die Reaktionsgeschwindigkeit. 

Wird eine solche exotherme Reaktion gestartet und kann die entstehende Wärme nicht so schnell abtransportiert werden wie sie erzeugt wird, kann sich z.B. in einem Tank der Druck und/oder die Temperatur so stark erhöhen, dass er berstet.   

Eine exotherme Reaktion kann also zu einer thermischen Runaway-Reaktion führen wenn folgende zwei Bedingungen erfüllt sind: 

  • Die Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Temperatur zunimmt  
  • Die erzeugte Wärme zu einen Temperaturanstieg in der Reaktionslösung führt

Die Gefahr einer Runaway-Reaktionen steigt zudem mit zunehmender Reaktionsmenge. Der Grund liegt darin, dass der Wärmeabtransport nur mit der steigender Oberfläche wächst aber die Wärmeerzeugung mit dem Volumen. Dieselbe Reaktion bei denselben Bedinungen in einem Laborglaskolben und in einem Produktionsreaktor mag im ersten Fall zu der gewünschten kontrollierten Reaktion und im zweiten Fall zu einer Runaway-Reaktion führen. 

Die Reaktion im Gefäss

Eine Lösung von Wasserstoffperoxid zerfällt bei Raumtemperatur sehr langsam zu Wasser und Sauerstoff. Bei erhöhter Temperatur zerfällt es zunehemend schneller oder gar explosionsartig.

2 H2O2 -> 2 H2O + O2; ΔH = -196 kJ

Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser exothermen Reaktion ist bei Anwesenheit eines Katalysator wie z.B. Eisen(III) oder Kupfer(II) erhöht.

In unserem Experiment fungiert das Eisen(III) also als Katalysator und wird nicht verbraucht (Kremer-Stein Mechanismus):

Fe3+ + H2O2 <-> FeOOH2+ + H+

 FeOOH2+ + H+ <-> FeO3+ + H2O

 FeO3+ + H2O2  -> Fe3+ + O2 + H2O

Auswertung

Von den möglichen Anworten kann "b) Druckabhängige Reaktionsgeschwindigkeit" ausgeschieden werden, weil die Reaktion in einem offenen Gefäss abläuft, d.h. bei konstantem Druck stattfindet.

Antwort c) mag eine korrekte Aussage sein. Diese erklärt aber nicht die beobachtete Geschwindigkeitszunahme.

Die korrekte Anwort ist "d) Temperaturabhängige Reaktionsgeschwindigkeit" weil diese die Beobachtung am Besten erklärt: Beim Zerfall von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff handelt es sich um eine exotherme Reaktion. Die entstehende Wärme erhöht wiederum die Reaktionsgeschwindigkeit und die noch mehr erzeugte Wärme erhitzt das Reaktionsgemisch noch schneller, was die Reaktionsgeschwindigkeit weiter erhöht usw.  

Highlights

29.12.2016 16:20

Auswertung Umfrage "Aktivierungs- energie"

finden Sie [hier]




21.12.2016 18:22

MET für Windows Version 6.5

Die wichtigsten Neuerungen [mehr]




11.10.2016 15:46

Die App zu MET: Eine Vorschau

[mehr]




13.05.2016 08:31

Mai Service-Update für MET für Windows 6.0 verfügbar.

[mehr]




31.12.2015 15:49

Auswertung Umfrage "Kaltes Feuer"

finden Sie [hier]




12.11.2015 19:40

Openstreetmap

Version 6 von MET für Windows unterstützt die Verwendung von Openstreetmap-Karten [hier]



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