Rolle von Katalysatoren

Redeanlass

 Arbeitsmaterial Le Chatelier Katalysator Idee Chemieunterricht Experiment Analogie BälleschlachtBälleschlacht und Enthalpiediagramm

Katalysatoren, Enthalpiediagramme, Analogien und Gleichgewichte

In der entsprechenden Analogie wird das Gitter des Bettes zwischen den Kontrahenten niedriger.

Wichtig ist dann, dass man hier auch "Fehlversuche" bei den Würfen auf beiden Seiten betrachtet, da man ansonsten keine starken Argumente für den Einfluss der Absenkung des "Gitters am Bett" hat.

Die Grundlagen dazu wurden bei der Betrachtungen der RGT Regel und der Wirkungsweise von Katalysatoren im Zusammenhang mit der Reaktionsgeschwindigkeit angelegt!

Arbeitsmaterial

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Welchen Einfluss haben Katalysatoren auf die Einstellung des Gleichgewichts?

Materialbasierte Ausfgabenstellungen zur Verknüpfung von Enthalpiediagrammen und Analogien.

Katalysatoren beeinflussen nicht die Lage eines Gleichgewichtes, sondern beschleunigen nur dessen Einstellung. Auf den ersten Blick fallen sie somit nicht unter das Pinzip von Le Chatelier. Es bietet sich aber unseres Erachtens an, die Rolle von Katalysatoren genau vor diesem Hintergrund dort abschließend anzusprechen.

Hinweise

Fachlich geht es hier auch um die Differenzierung von Kinetik und Thermodynamik. Anwendungsbeispiele machen für Lernende offensichtlicher.

Ein solches kontextuales Beispiel ist die beschleunigte Umwandlung von Hydrogencarbonat zu Kohlenstoffdioxid (und umgekehrt) durch Carboanhydrase. In der Lunge würde sich aufgrund der Druckveränderungen prinzipiell das Gleichgewicht anders einstellen, aber ohne Enzym bestimmt nicht schnell genug. Dann wäre das Blut aber schon wieder woanders! Und "ein Abwarten", bis sich das Gleichgewicht entsprechend der Druckveränderungen wieder einstellt, wäre sicherlich auch nicht praktikabel. Ein weiteres, eher industrielles Beispiel wäre die Ammoniak-Synthese, wo die Temperaturerhöhung thermodynamisch eher kontraproduktiv ist.

Ehrenamtliche Fortentwicklung der Arbeit von LNCU im SINUS Projekt 2017-2020: Andreas Bindl, Andreas Böhm, Gregor von Borstel, Manfred Eusterholz, David Weninger, Lernaufgaben für einen kompetenzorientierten Chemieunterricht in der gymnasialen Oberstufe. In: SINUS.NRW: Motivation durch kognitive Aktivierung QUA-LiS NRW (Hg.); Roß, Joachim (Hg.) 2020, CC-BY-SA 4.0, S. 135 - 152.

Die Wirkweise von Katalysatoren kann z. B. bei der Betrachtung großtechnischer Synthesen wie dem Haber-Bosch-Verfahren aufgegriffen werden.

Schlagworte

Bälleschlacht, Katalysator, Gleichgewicht, Aktivierungsenergie, Mindestenergie, Analogie, Kinetik, Thermodynamik