Chlor-Wasserstoff-Reaktion

Die Chlor-Wasserstoff-Reaktion zeigt folgende experimentell ermittelte Geschwindigkeitsgleichung:

$$v=k_{exp}\cdot \left[{\text{H}}_2\right]\cdot {\left[{\text{Cl}}_2\right]}^{1/2}$$

Als Mechanismus wurde eine Kettenreaktion vorgeschlagen.

Der Kettenabbruch (Inaktivierung, Rekombination) kann sowohl durch einen Dreierstoß als auch durch einen Stoß mit der Wand erfolgen.

Die Bildungsgeschwindigkeit des Produktes HCl setzt sich aus zwei Termen zusammen, die sich aus den beiden Teilreaktionen der Kette ergeben:

$$\frac{\text{d}\left[\text{HCl}\right]}{\text{d}t}=k_2\cdot \left[\text{Cl}·\right]\cdot \left[{\text{H}}_2\right]+k_3\cdot \left[\text{H}·\right]\cdot \left[{\text{Cl}}_2\right]$$

Überlegungen

Das oben erwähnte Geschwindigkeitsgesetz ergibt sich aus logischen Folgerungen. Das bedeutet jedoch nicht, dass dieser Mechanismus auch der richtige ist. Man erhält z.B. das gleiche Ergebnis, wenn man zwischen Schritt (1) und (4) ein Gleichgewicht annimmt:

$$K=\frac{k_1}{k_4}=\frac{{\left[\text{Cl}·\right]}^2}{\left[{\text{Cl}}_2\right]}$$

Ein grundlegend anderer Mechanismus kommt jedoch für diese Reaktion nicht in Frage, da die Beteiligung von Radikalen nachgewiesen wurde. Außerdem ist schon eine halbzahlige Ordnung ein deutlicher Hinweis auf eine mögliche Beteiligung von Radikalen.