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Reaktionsordnung

Reaktionsordnung

Die Reaktionsordnung wird durch das Zeitgesetz des makroskopisch beobachtbaren Vorgangs beschrieben und basiert auf der Messung der zeitlichen Veränderung von Konzentrationen.

Zunächst sollen nur Reaktionen betrachtet werden, deren Gleichgewicht weit auf der Seite der Reaktionsprodukte liegt. Dann sind für die Bestimmung der kinetischen Parameter (Reaktionsordnung) die Konzentrationen der Reaktionsprodukte ohne Bedeutung. Die zugehörigen mathematischen Gesetzmäßigkeiten gelten außerdem für den Beginn beliebiger Reaktionen, denn hier sind die Konzentrationen der Produkte noch zu vernachlässigen. Die Reaktionsgeschwindigkeit (RG) hängt dann nur von den Konzentrationen der Ausgangsstoffe ab.

Als Beispiel soll eine Reaktion A + B AB dienen.

Bei der experimentellen Untersuchung (Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit mit der Zeit) wird für konkrete Reaktionen gefunden, dass die Reaktionsgeschwindigkeit zum Beispiel

RG = - d[A] dt = d[B] dt = d[AB] dt
  • konzentrationsunabhängig ist, das heißt die Reaktionsgeschwindigkeit bleibt konstant: d[A] dt = k Reaktion 0 . Ordnung (Reaktionen 0. Ordnung sind relativ seltene Spezialfälle)
  • oder proportional der Konzentration eines Reaktionspartners ist: d[A] dt = k ' [A] Reaktion 1. Ordnung
  • oder proportional der Konzentration zweier Reaktionspartner ist: d[A] dt = k '' [A] [B] Reaktion 2. Ordnung
  • oder proportional [A] und gleichzeitig [B]2 oder umgekehrt ist: d[A] dt = k ''' [A] [B] 2 Reaktion 3. Ordnung

k, k', k'', k''' sind die Geschwindigkeitskonstanten der jeweiligen Reaktion. Die Dimension der Geschwindigkeitskonstanten hängt von der Reaktionsordnung ab, ihr Wert von den jeweiligen Reaktionspartnern. In keinem Fall läßt sich die Reaktionsordnung aus der Form der Reaktionsgleichung entnehmen, sie muss für jede Reaktion gesondert experimentell bestimmt werden.

Von der Reaktionsordnung ist die Reaktionsmolekularität strikt zu unterscheiden. Die Reaktionsmolekularität beinhaltet einen Teilaspekt des Reaktionsmechanismus. Letzterer beschreibt den Ablauf der Reaktion im molekularen Bereich. Man spricht von mono-, bi- beziehungsweise trimolekularen Reaktionen, je nachdem ob einzelne Moleküle reagieren oder ob die Reaktion als Folge des Zusammenstoßes zweier oder dreier Moleküle zustande kommt. Auch der Reaktionsmechanismus kann nur experimentell bestimmt werden, erfordert aber unvergleichlich mehr experimentellen und intellektuellen Aufwand als die Ermittlung der Reaktionsordnung. Aus der Kenntnis der Reaktionsordnung kann dementsprechend nicht auf den Reaktionsmechanismus beziehungsweise die Reaktionsmolekularität geschlossen werden.

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