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Einführung in die Kinetik II (Katalyse)

Die Oberflächenreaktion

Die Oberflächenreaktion kann nach zwei prinzipiellen Mechanismen verlaufen, dem Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus (Langmuir-Hinshelwood-Geschwindigkeitsansatz)

Abb.1
schematische Darstellung einer Oberflächenreaktion nach dem Langmuir-Hirshelwood-Mechanismus

oder dem Rideal-Eley-Mechanismus (Eley-Rideal-Geschwindigkeitsansatz).

Abb.2
schematische Darstellung einer Oberflächenreaktion nach dem Eley-Rideal-Mechanismus

Besonders gut untersucht ist z.B. der Zerfall von Distickstoffoxid am Platin- oder Goldkontakt:

2N2O 2N2+ O2 Ea=245 kJmol-1 2N2O Pt; Au 2N2+ O2 Ea=136 bzw. 121 kJmol-1

Ohne Einfluss eines Katalysators zerfällt N2O in der Gasphase nach einem Zeitgesetz 2. Ordnung (Reaktionsordnung). Die Aktivierungsenergie beträgt dabei 245 kJmol-1 . An Platin bzw. Gold verläuft die Reaktion mit Aktivierungsenergien von 136 bzw. 121 kJmol-1 .

Der Reaktionsmechanismus wird gedeutet als Adsorption des N2O-Moleküls mit der Sauerstoffseite an die Metalloberfläche, Spaltung der N-O-Bindung unter N2-Bildung und Desorption, Rekombination der am Metall verbleibenden Sauerstoffatome zu O2 und Desorption des Sauerstoffs.

Abb.3
schematische Darstellung des katalysierten Zerfalls von Distickstoffoxid
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