Reaktionsgeschwindigkeit in der Chemie

Allgemeines:

Wie bereits im Kapitel "Energetik chemischer Reaktionen" erwähnt, kann man mithilfe thermodynamischer Überlegungen beurteilen, ob eine Reaktion ablaufen wird, oder nicht (Stichwort: exotherm - endotherm). Die Thermodynamik sagt aber nicht aus, ob die Reaktion dann auch mit beobachtbarer Geschwindigkeit ablaufen wird. Dazu benötigt man Information über die Geschwindigkeit chem. Reaktionen. 

Reaktionsgeschwindigkeit:

Während einer chemischen Reaktion entsteht innerhalb eines bestimmten Zeitraumes aus einer Menge an Ausgangsstoffen (Edukten) eine bestimmte Menge an Produkten. Da die Edukte über eine Reaktionsgleichung miteinander verknüpft sind, genügt zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit nur die Ermittelung eines Reaktionspartners.

Beispiel: Reaktion A -> B. Da bei jedem Edukt A, dass reagiert, ein Produkt B entsteht, ist die Reaktionsgeschwindigkeit, mit der die Menge an Edukt A abnimmt, genauso groß, wie die Menge an Produkt B zunimmt. Es genügt daher, die Änderung an A zu bestimmen, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu ermitteln. Hinweis: Die Reaktionsgeschwindigkeit für die Edukte ist definitionsgemäß negativ (die Konzentration nimmt ab) und für die Produkte positiv.

Berechnung der Reaktionsgeschwindigkeit:

Die Reaktionsgeschwindigkeit (mit dem ein Stoff umgesetzt wird) ist der Quotient aus der Konzentrationsänderung eines Stoffes (z.B. Edukt A) und dem Zeitabschnitt (Dauer der Konzentrationsänderung). 

        

Bei jeder chemischen Reaktionen hängt die Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktion von der Konzentration eines oder mehrerer Ausgangsstoffe ab. Daher kann man (mathematisch) die Reaktionsgeschwindigkeit auch als Funktion der Ausgangsstoffkonzentrationen beschreiben: v = f (A, B, …).

Die Reaktionsgeschwindigkeit bzw. Ordnung einer Reaktion wird experimentell bestimmt und kann nicht anhand einer chemischen Reaktionsgleichung abgeleitet werden.

Die Bestimmung der Durchschnittsgeschwindigkeit einer Reaktion kann mithilfe eines Konzentrations-Zeit-Diagramm erreicht werden. Dabei wird die Zeit als x-Achse und die Konzentration als y-Achse verwendet, die Durchschnittsgeschwindigkeit der Reaktion ergibt sich als Steigung einer Sekante. 

Unterteilung:

Je nach Potenz, mit der die Konzentration eines Stoffes in der Geschwindigkeitsgleichung auftritt, leitet man die sog. Reaktionsordnung ab. Beispielsweise aus der grafischen Ermittlung der Reaktionsgeschwindigkeit ergibt sich, dass die Reaktion quadratisch von der Konzentration der Komponente A abhängt, so bezeichnet man diese Reaktion als Reaktion zweiter Ordnung: v = k·A²