Folgereaktionen

Eine Folgereaktion ist die Reaktion von $\text{A}$ nach $\text{C}$ über ein Intermediat (Zwischenstoff, Zwischenprodukt) $\text{B}$.

Da es sich bei diesen Reaktionen nicht um reversible Reaktionen handelt, gelten die einfachen Reaktionsgeschwindigkeitsgesetze für die einzelnen Teilreaktionen (Folgereaktionen):

$$\begin{array}{rcll}\frac{\text{d}[\text{A}]}{\text{d}\mathit{t}}& =& -{\mathit{k}}_{\text{A}}[\text{A}]& \frac{\text{d}[\text{i}]}{\text{d}\mathit{t}}=\text{Reaktionsgeschwindigkeit}\\ \frac{\text{d}[\text{B}]}{\text{d}\mathit{t}}& =& {\mathit{k}}_{\text{A}}[\text{A}]-{\mathit{k}}_{\text{B}}[\text{B}]& {\mathit{k}}_{\text{i}}=\text{Reaktionsgeschwindigkeitskonstante}\\ \frac{\text{d}[\text{C}]}{\text{d}\mathit{t}}& =& {\mathit{k}}_{\text{B}}[\text{B}]& \text{i}=\text{Stoffkonzentration}\end{array}$$

Diese Gleichungen werden uns sofort verständlich, wenn wir die Reaktion genauer betrachten:

• Der Zerfall von $\text{A}$ nach $\text{B}$ ist eine unimolekulare Reaktion 1. Ordnung (Reaktionsmolekularität, Reaktionsordnung) und wird durch das bekannte Reaktionsgeschwindigkeitsgesetz beschrieben.
• $\text{B}$ entsteht aus $\text{A}$ (beschrieben durch den Ausdruck ${\mathit{k}}_{\text{A}}[\text{A}]$) und zerfällt weiter zu $\text{C}$ (Ausdruck ${\mathit{k}}_{\text{B}}[\text{B}]$).
• Die Bildung von $\text{C}$ ist ebenfalls eine unimolekulare Reaktion 1. Ordnung.

Je nachdem in welchem Verhältnis die Geschwindigkeitskonstanten zueinander liegen, werden Teile der Gesamtreaktion nahezu unbedeutend.

Ist die Reaktion von $\text{B}$ nach $\text{C}$ beispielsweise viel schneller als die von $\text{A}$ nach $\text{B}$ ($k_{\text{B}}>>k_{\text{A}}$), so ist erstere (nahezu) vernachlässigbar, da der entscheidende Anteil der Bildungsgeschwindigkeit von $\text{C}$ bereits in der Bildungsgeschwindigkeit von $\text{B}$ liegt, die von der Zerfallsreaktion von $\text{A}$ abhängt.

Zerfällt allerdings $\text{A}$ sehr schnell zu $\text{B}$ ($k_{\text{A}}>>k_{\text{B}}$) und reagiert vergleichsweise langsam zu $\text{C}$, entsteht ein großer „Vorrat” an $\text{B}$, der vergleichsweise langsam abgebaut wird.

Wir sehen also, dass immer der langsamste Schritt in einer Reaktionskette, der bestimmende Schritt der Gesamtreaktion ist - es ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt (Beispiel: Folgereaktion). Mit der Animation können die unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten simuliert werden.