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Katalyse

Katalysator

Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.

Die Beschleunigung der Reaktion beruht darauf, dass der Katalysator einen anderen Reaktionsmechanismus mit einer niedrigeren Aktivierungsenergie Ea ermöglicht.

Abb.1
Energieprofil einer Einschrittreaktion (mit und ohne Katalysator)

Chemisches Gleichgewicht

Betrachte das chemische Gleichgewicht:

A+ B C+ D

Für die Hingeschwindigkeit r1 gilt:

r1 = k1 cA cB

Die Rückgeschwindigkeit r-1 ergibt sich zu:

r-1 = k-1 cC cD

Im Gleichgewicht müssen Hin- und Rückgeschwindigkeit gleich sein, also gilt:

k1 cA cB = k-1 cC cD

Weiteres Umformen ergibt:

cC cD cA cD = k1 k-1 = K

K ist die Gleichgewichtskonstante der Reaktion.

Hinweis
Katalysatoren haben keinen Einfluss auf die Gleichgewichtslage der Reaktionen, die sie beschleunigen.

Da ein Katalysator nicht in die Gesamtreaktion eingeht, kann er die Lage des Gleichgewichts nicht beeinflussen. Wird die Hingeschwindigkeit r1 durch Zugabe eines Katalysators um den Faktor f erhöht, so muss die Geschwindigkeitskonstante k1 ebenfalls um den Faktor f größer werden. Dann müssen sich aber auch k-1 und r-1 um den Faktor f vergrößern. Hin- und Rückrichtung einer Reaktion werden durch einen Katalysator also gleich stark beschleunigt.

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