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Reaktionskinetik

Kinetik und Massenwirkungsgesetz

Die Reaktionskinetik steht insofern mit der Thermodynamik in Zusammenhang, als dass im Gleichgewicht die Geschwindigkeit der Hinreaktion gleich der der Rückreaktion ist. Um das Massenwirkungsgesetz für eine Reaktion richtig zu formulieren, muss man allerdings nicht den Mechanismus der Reaktion kennen, sondern legt die Reaktionsgleichung zu Grunde. Dies soll an einem Beispiel gezeigt werden.

N2O5 k -1 k 1 N2O3+ O2 K 1 = K 1 K -1 = [ N 2 O 3 ] [ O 2 ] [ N 2 O 5 ] N2O3 k -2 k 2 NO+ NO2 K 2 = K 2 K -2 = [ NO ] [ NO 2 ] [ N 2 O 3 ] N2O5+ NO k -3 k 3 3NO2 K 3 = K 3 K -3 = [ NO 2 ] [ N 2 O 5 ] [ NO ] 2N2O5 4NO2+ O2 K= K 1 K 2 K 3 = [ NO 2 ] 4 [ O 2 ] [ N 2 O 5 ] 2
Hinweis
Im Gleichgewicht herrscht für alle Elementarreaktionen, aus denen sich der Reaktionsmechanismus zusammensetzt, Gleichgewicht, das heißt die Geschwindigkeiten für Hin- und Rückreaktion sind gleich.

Für die 1. Teilreaktion gilt (RG = Reaktionsgeschwindigkeit):

RG Hin = k 1 [N 2 O 5 ] RG Rück = k -1 [ N 2 O 3 ] [ O 2 ]

Im Gleichgewicht ist RGHin = RGRück, also:

k 1 [ N 2 O 5 ] = k -1 [ N 2 O 3 ] [ O 2 ] oder k 1 k -1 = [ N 2 O 3 ] [ O 2 ] [ N 2 O 5 ] = K 1

Dieser Ausdruck ist das Massenwirkungsgesetz für die 1. Teilreaktion. Analog berechnet sich das Massenwirkungsgesetz für die 2. und die 3. Teilreaktion. Die Gesamtberechnung zeigt, dass sich das Massenwirkungsgesetz für die Gesamtreaktion einfach aus der Form der Reaktionsgleichung ergibt.

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