Parallelreaktionen

Sind bei einer Reaktion (unter gleichen Reaktionsbedingungen) mehrere Reaktionswege mit unterschiedlicher Aktivierungsenergie (Parallelreaktionen) möglich, so wird der Reaktionsweg mit der niedrigsten Aktivierungsenergie bevorzugt. Dabei sollten die Reaktionen jeweils unter thermodynamischen und kinetischen Aspekten betrachtet werden.
Beispiel: H⁺+ HCO₃^– <-H₂CO₃-> H₂O + CO₂

Kinetische und thermodynamische Aspekte

Nur wenn beide Aspekte berücksichtigt werden, kann man beurteilen, ob ein Reaktionsweg ablaufen kann, dabei lassen sich mithilfe der thermodynamischen Aspekte ableiten, ob eine Reaktion überhaupt möglich ist oder nicht (“exotherme Reaktion”), dabei erhält man aber keine Auskunft über die Reaktionsdauer, dies kann man aber mithilfe kinetischer Aspekte ableiten.

Beispiel: Die Ammoniak-Synthese (Haber-Bosch-Verfahren): 3H₂+ N₂-> 2NH₃

Bei dieser Reaktion handelt es sich um eine exotherme Reaktion, deswegen sollte sie auch bei Raumtemperatur ablaufen (thermodynamischer Aspekt) . Die Reaktionsgeschwindigkeit bei Raumtemperatur ist jedoch praktisch null (kinetischer Aspekt), deswegen ist bei Raumtemperatur auch keine Reaktion beobachtbar. Die Reaktionsgeschwindigkeit lässt sich nur durch einen Katalysator erhöhen.

Kinetische bzw. thermodynamische Kontrolle

Wird der Reaktionsweg von thermodynamischen Faktoren bestimmt, so handelt es sich um eine thermodynamisch kontrollierte Reaktion. Ist die Reaktionsgeschwindigkeit der entscheidende Faktor, so ist die Reaktion kinetisch kontrolliert.

Parallelreaktionen – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man allgemein unter Parallelreaktionen in der Chemie?

Unter Parallelreaktionen versteht man chemische Reaktionen, bei denen aus einem Startstoff zwei oder mehr verschiedene Produkte entstehen können.

2. Wie unterscheiden sich Parallelreaktionen von aufeinander folgenden Reaktionen?

Anders als bei aufeinander folgenden Reaktionen, geschehen bei den Parallelreaktionen mehrere chemische Reaktionen gleichzeitig und nicht nacheinander.

3. Was ist eine Parallelreaktion erster Ordnung?

Eine Parallelreaktion erster Ordnung ist eine Reaktion, bei der alle Reaktionswege unabhängig voneinander und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ablaufen.

4. Wie beeinflusst die Kinetik das Ergebnis einer Parallelreaktion?

Die Kinetik beeinflusst das Ergebnis einer Parallelreaktion indem sie die Geschwindigkeit der einzelnen Reaktionen bestimmt. Somit ist das endgültige Produkt abhängig vom schnellsten Reaktionsweg.

5. An welchem klassischen Beispiel lässt sich eine Parallelreaktion erläutern?

Ein klassisches Beispiel für eine Parallelreaktion ist die Zerlegung von Ammoniumdichromat, bei der Stickstoff und Wasser sowie Chrom(III)-oxid entstehen.

6. Welche Reaktionsgleichungen repräsentieren eine Parallelreaktion?

Reaktionsgleichungen, die einen Ausgangsstoff und mehrere Produkte zeigen, repräsentieren eine Parallelreaktion. Zum Beispiel: A -> B + C.

7. In welchen Bereichen findet man häufig Parallelreaktionen?

Parallelreaktionen findet man häufig in der Biochemie, der organischen Chemie und in der industrieellen chemischen Produktion.

8. Können Parallelreaktionen in einem dynamischen Gleichgewicht stehen?

Ja, Parallelreaktionen können in einem dynamischen Gleichgewicht stehen, wenn die Geschwindigkeiten der Hin- und Rückreaktion gleich sind.

9. Welche Rolle spielen Katalysatoren bei Parallelreaktionen?

Katalysatoren können die Geschwindigkeit einzelner Reaktionswege bei Parallelreaktionen beeinflussen und somit die Zusammenstellung der Endprodukte steuern.

10. Welche Rolle spielt die Temperatur bei Parallelreaktionen?

Die Temperatur beeinflusst die Geschwindigkeiten der einzelnen Reaktionswege bei Parallelreaktionen. Eine Erhöhung der Temperatur kann die Geschwindigkeit der Reaktionen erhöhen.