Zusammenfassung: Energetik und Kinetik

Die Reaktionsenthalpie $\Delta \mathit{H}$ gibt an, wie viel Wärme bei einer Reaktion ausgetauscht wird. Ist $\Delta \mathit{H}$ < 0 wird Wärme frei, die Reaktion ist exotherm. Wenn $\Delta \mathit{H}$ > 0 ist, muß Energie zugeführt werden, die Reaktion ist endotherm.

Die Entropie $\mathit{S}$ nimmt bei irreversiblen Prozessen zu. Sie ist die Triebkraft der Wärmeausbreitung und der Diffusion.

Die freie Enthalpie $\Delta \mathit{G}$ gibt an, ob eine Reaktion freiwillig abläuft. Sie kann aus der Enthalpie und der Entropie berechnet werden:

Gibbs-Energie (freie Enthalpie)

$$\Delta \mathit{G}=\Delta \mathit{H}-\mathit{T}\cdot \Delta \mathit{S}$$

Exergone Reaktionen ($\Delta \mathit{G}$ < 0) laufen freiwillig ab, endergone ($\Delta \mathit{G}$ > 0) nicht.

Mit der freien Enthalpie ist die Gleichgewichtskonstante $K$ verknüpft:

$$\Delta G=-R\cdot T\cdot lnK$$

Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Geschwindigkeitskonstante $\mathit{k}$ und der Reaktionsordnung $a$ ab. Reaktionen 0. Ordnung sind konzentrationsunabhängig. Die Geschwindigkeitskonstante ist temperaturabhängig.

$$-\frac{d[A]}{dt}=k\cdot {[A]}^a$$

Damit eine Reaktion stattfinden kann, muß zunächst die Aktivierungsenergie zugeführt werden. Durch Zugabe eines Katalysators wird die Aktivierungsenergie verringert. Der Katalysator beschleunigt die Reaktion, ohne jedoch die Lage eines Gleichgewichtes zu beeinflussen.

Bei biochemischen Prozessen sind die Enzyme als besonders selektive Katalysatoren aktiv.