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Reaktionskinetik

Reaktionsgeschwindigkeit

Als Reaktionsgeschwindigkeit (RG) wird die in einem kleinen Zeitabschnitt umgesetzte Stoffmenge bezeichnet. Man kann das Fortschreiten einer Reaktion messen, indem man die Mengenzunahme der Reaktionsprodukte oder die Mengenabnahme der Ausgangsstoffe verfolgt. Es gilt allgemein:

RG = d n d t
Hinweis
Da kinetische Untersuchungen meist bei konstantem Volumen, das heißt in Behältern bekannter Größe, durchgeführt werden, kann statt der Änderung der Stoffmenge dn auch die Änderung der Konzentration, dc = dn/V verwendet werden:
RG = d n d t [ molL-1 s-1 ]

Treten in der Reaktionsgleichung von 1 abweichende stöchiometrische Faktoren auf, so gilt für eine Reaktion

aA + bB cC + dD
RG = - 1 a d[A] d t = - 1 b [B] d t = + 1 c d[C] d t = + 1 d d[D] d t

Für die Reaktion H 2 + I 2 2 HI gilt dann zum Beispiel:

RG = - d[H 2 ] d t = d[I 2 ] d t = + 1 2 d[HI] d t

Die Geschwindigkeit einer Reaktion kann durch Messung der Konzentrationsänderung eines bestimmten Reaktionsteilnehmers bestimmt werden. Die Konzentrationsänderungen der übrigen Reaktionsteilnehmer ergeben sich dann aus der Stöchiometrie der Gleichung. Im obigen Beispiel kann also sowohl die Abnahme der Wasserstoff- oder Iodkonzentration als auch die Zunahme der Iodwasserstoffkonzentration zur Ermittlung der Reaktionsgeschwindigkeit verwendet werden.

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist eine Funktion von verschiedenen Variablen. Sie hängt ab von

  • der Konzentration der Reaktionspartner:Zum Beispiel erfolgt die Auflösung von Metallen in konzentrierteren Säuren schneller als in verdünnteren. Verbrennungsvorgänge laufen in reinem Sauerstoff schneller ab als in Luft.
  • der Temperatur: Temperaturerhöhung verursacht eine Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit, was allgemeiner Laborerfahrung entspricht.
  • der Anwesenheit von Katalysatoren: das sind Stoffe, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen, indem sie einen günstigeren Reaktionsmechanismus ermöglichen.

Außerdem beinflussen weitere Parameter wie zum Beispiel das Lösungsmittel und die Anwesenheit von Fremdionen die Reaktionsgeschwindigkeit.

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