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.
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.
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.
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
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Reaktanden zu Produkten umgewandelt werden. Es ist dem Zeitraum, in dem die Konzentration der Ausgangsstoffe abnimmt bzw. die der Produkte zunimmt.
Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch mehrere Faktoren beeinflusst werden, einschließlich Temperatur, Konzentration der Reaktanden, Oberfläche, Druck und Katalysatoren.
Erhöhung der Temperatur verursacht eine Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit, da die Teilchen schneller bewegen und somit häufiger und kräftiger zusammenstoßen.
Erhöhung der Konzentration der Reaktanden führt zu einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, da mehr Teilchen vorhanden sind, um miteinander zu reagieren.
Erhöhung der Oberfläche eines Feststoffs erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, da es mehr Fläche für die Kollisionen zwischen den Teilchen bietet.
Ein Katalysator erhöht die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion, indem er den energetischen Pfad der Reaktion ändert, wodurch die Aktivierungsenergie herabgesetzt wird.
Die Aktivierungsenergie ist die Mindestenergie, die benötigt wird, um eine chemische Reaktion in Gang zu bringen, indem sie den Zusammenstoß der reagierenden Teilchen ermöglicht.
Eine Erhöhung des Drucks führt zu einer höheren Reaktionsgeschwindigkeit, da die Partikel näher zusammengebracht werden und häufiger aufeinander stoßen.
Das Gesetz der Massenwirkung besagt, dass die Geschwindigkeit einer Reaktion direkt proportional zur Produkt der Konzentrationen der Reactanden ist, jede zur Potenz ihrer stöchiometrischen Koeffizienten erhoben.
Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch Messung der Konzentrationsänderung eines Reaktanden oder Produkts pro Zeiteinheit gemessen werden.