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Komplexe Reaktionen

Folgereaktionen

Bei einer Folgereaktion reagieren die Produkte einer Reaktion in einer anderen Reaktion weiter. Der einfachste Fall einer Folgereaktion lautet

Abb.1
Beispiel

Beispiele für solche Reaktionen sind die Hydrolysen von Dicarbonsäureestern.

Abb.2

Geschwindigkeitsgleichungen

Die Konzentration von A verringert sich mit der Geschwindigkeit

d a d t = k 1 a

B genügt der Differentialgleichung

d b d t = k 1 a k 2 b

und für die Bildungsgeschwindigkeit von C gilt

d c d t = k 2 b

Die Integration dieses Differentialgleichungssystems ergibt

a = a 0 e k 1 t
b = k 1 a 0 k 2 k 1 ( e k 1 t e k 2 t )
c = a 0 ( 1 k 2 e k 1 t k 1 e k 2 t k 2 k 1 )

wobei a 0 die Anfangskonzentration von A ist.

Abb.3
Zeitabhängigkeit der Konzentrationen von A, B und C bei einer Folgereaktion
  • Die Konzentration von A nimmt mit der Zeit exponentiell ab.
  • Die Konzentration von B ist zu Reaktionsbeginn Null, durchläuft dann ein Maximum und wird zu Reaktionsende wieder Null.
  • Die Bildungsgeschwindigkeit von C ist zur Konzentration von B proportional. Sie ist also zunächst Null, wird beim Maximum der Konzentration an B maximal (Wendepunkt der Kurve) und wird wieder Null. Die Konzentration des Endprodukts C beginnt erst nach einer gewissen Anlaufzeit (Induktionsperiode) stark anzusteigen. Das Auftreten einer solchen Induktionsperiode ist charakteristisch für Reaktionen, die nicht direkt, sondern über ein Zwischenprodukt ablaufen.
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