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Reaktionsordnung erster Ordnung

Allgemeines:

Wie im einführenden Kapitel erwähnt, hängt bei jeder chemischen Reaktionen hängt die Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktion von der Konzentration eines oder mehrerer Ausgangsstoffe ab [v = f (A, B, …)]. Häufig liegt daher eine Proportionalität der Geschwindigkeit zu der jeweiligen Konzentration an Ausgangsstoffen vor. Diese Proportionalität wird mit Hilfe einer Proportionalitätskonstanten (der Geschwindigkeitskonstanten) wiedergegeben. Die Formel für die Geschwindigkeit lautet:  v = k·Ax·By

Die Potenz, mit der die Konzentration bei der Reaktionsgeschwindigkeit eingeht, ist die sog. Reaktionsordnung, z:B. v = k·A2 ergibt eine Reaktion zweiter Ordnung für die Kompente A (k ist dabei eine Konstante, die aus der graphischen Auftragung der Zeit gegen die Konzentration bestimmt werden kann). Die Reaktionsordnung kann nur experimentell bestimmt werden und nicht aus einer Reaktionsgleichung hergeleitet werden. 


Reaktion erster Ordnung A -> B:

Aus dem oben erläuterten Teil ergibt sich, dass die Reaktionsgeschwindigkeit einer Reaktion 1. Ordnung bestimmt ist zu: v = k·A1 = k·A
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist nur von der Konzentration des reagierenden Stoffes abhängig ist

Beispiel: Radioaktive Zerfallsprozesse, Isomerisierungen

Erkennen lässt sich eine Reaktion 1. Ordnung aus der Auftragung von Zeit und Konzentration des Ausgangsstoffes. Im t,c-Diagramm beobachtet man für die Konzentration A einen exponentieller Abfall.



Trägt man nun in dem Diagramm ln [A] gegen die Zeit t auf, so erhält man eine Gerade. Die Steigung dieser Geraden ist die Reaktionskonstante k.
Im Allgemeinen gilt bei einer Reaktion 1. Ordnung, dass je größer die Geschwindigkeitskonstante k ist, umso schneller erfolgt die Umsetzung des Ausgangsstoffes A.

Gleichung für die Reaktionsgeschwindigkeit:

[A]0 = Anfangskonzentration
[A]t = Konzentration von A zum Zeitpunkt t

Zu Beachten:

Chemische Reaktionen verlaufen nicht immer in nur einem Reaktionsschritt, meist entstehen die Produkte aus einer Kette mehrerer Teilreaktionen bzw. Reaktionsschritten. Bei einer Reaktion mehrerer aufeinanderfolgenden Reaktionsschritten bestimmt der langsamste Reaktionsschritt die Geschwindigkeit der Gesamtreaktion.

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