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BruttoreaktionsgeschwindigkeitZoomA-Z

Fachgebiet - Reaktionskinetik

Der Begriff der Bruttoreaktionsgeschwindigkeit bezeichnet im weitesten Sinne die von außen bei einer Reaktion zu beobachtende Reaktionsgeschwindigkeit. Dabei wird über alle lokalen Inhomogenitäten der Reaktion gemittelt und die Reaktion erscheint nach außen einheitlich. Der Begriff hat allerdings nur in Spezialfällen eine gewisse Verbreitung erlangt, sie fällt fast immer mit der im üblichen Sinne definierten Reaktionsgeschwindigkeit zusammen.

Fachgebiet - Makromolekulare Chemie

Der Begriff der Bruttoreaktionsgeschwindigkeit dient weiterhin im Zusammenhang mit Polymerisationsreaktionen der Beschreibung des Fortschreitens der Polymerisationsreaktion. Die Bruttoreaktionsgeschwindigkeit der Polymerisation setzt sich aus den Reaktionsgeschwindigkeiten der Einzelschritte bei der Polymerisation zusammen und ist unter bestimmten Bedingungen identisch mit der zeitlichen Abnahme der Monomerkonzentration und damit für radikalische Polymerisationen als Geschwindigkeit des Monomerverbrauchs definiert.

Unter folgenden Annahmen ergibt sich beispielsweise für radikalische Polymerisationen der unten aufgeführte Zusammenhang zwischen den einzelnen Reaktionsschritten und der Bruttoreaktionsgeschwindigkeit:

  • die Polymerradikale haben unabhängig von der Kettenlänge die gleiche Reaktivität,
  • der Verbrauch von Monomeren durch die Start- und Abbruchreaktion gegenüber der Wachstumsreaktion ist vernachlässigbar klein,
  • es bilden sich schnell quasistationäre Radikalkonzentrationen aus,
  • sämtliche Primär- und Überträgerradikale starten Polymerketten.
rbr=kw·kst0,5·ka-0,5·[I]0,5·[M]rbr=-d[M]dtrbr = Bruttoreaktionsgeschwindigkeit[M] = Monomerkonzentration [I] = Initiatorkonzentration kw = Konstante der Wachstumsgeschwindigkeit kst = Konstante der Startgeschwindigkeit ka = Konstante der Abbruchgeschwindigkeit t = Zeit

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Einfluss der DiffusionLevel 230 min.

ChemieMakromolekulare ChemieReaktionsmechanismen

Die eingeschränkte Beweglichkeit der Moleküle im flüssigen bzw. sich verfestigenden Reaktionsgemisch hat den Käfig-, Gel- und Glaseffekt zur Folge. Der Käfigeffekt führt zur Kombination eines Teils der gerade erst entstandenen Starterradikale. Die Auswirkungen werden mit Hilfe der Radikalausbeute quantitativ beschrieben. Bei fortschreitender Polymerisation nimmt die Viskosität des Reaktionsgemisches stark zu. Die Abbruchreaktion und unter bestimmten Bedingungen auch das Kettenwachstum werden diffusionskontrolliert. Dies führt zum Gel- bzw. zum Glaseffekt.

AktivierungsenergieLevel 230 min.

ChemieMakromolekulare ChemieReaktionsmechanismen

Aus den Arrhenius-Gleichungen der Teilreaktionen der radikalischen Polymerisation wird ein Ausdruck für die Temperaturabhängigkeit der Bruttoreaktionsgeschwindigkeit hergeleitet.

BruttoreaktionsgeschwindigkeitLevel 230 min.

ChemieMakromolekulare ChemieReaktionsmechanismen

Die radikalische Polymerisation wird vom Standpunkt der Reaktionskinetik her untersucht. Es wird geklärt, wie die Konzentrationen der im Reaktionsgemisch vorhandenen Stoffe die Geschwindigkeit der Gesamtreaktion beeinflussen.