Reaktionsgeschwindigkeit

Die zeitliche Änderung der Konzentration eines Ausgangsstoffes X ist definiert als Reaktionsgeschwindigkeit v. Dass die Reaktionsgeschwindigkeit im allgemeinen Fall von der Konzentration der an der Reaktion beteiligten Stoffe abhängt, soll Beispiel der bimolekularen Reaktion A + B C + D abgeleitet werden.

Befinden sich in einem bestimmten Volumen nur ein Teilchen A und ein Teilchen B, so ist die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes äußerst gering. Sie steigt auf das Zehnfache, wenn die Zahl der A-Teilchen auf das Zehnfache erhöht wird. Mit der zusätzlichen Verzehnfachung der B-Teilchen steigt sie auf das Hundertfache.

Mit der Anzahl der Zusammenstöße zwischen A + B erhöht sich zugleich die Reaktionsgeschwindigkeit. Diese ist folglich dem Produkt aus den Konzentrationen der Reaktionspartner proportional.

Mit der Geschwindigkeitskonstanten k als Proportionalitätsfaktor lautet das Zeitgesetz für die Abnahme von A und B demnach:

v = k·[A]·[B]

Die Faktoren, die neben der Konzentration Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit nehmen, sind im wesentlichen Temperatur und die Aktivierungsenergie. Sie gehen über den von ARRHENIUS empirisch ermittelten Zusammenhang in die Geschwindigkeitskonstante k ein.

k = A·e^{-EA / R·T}

Hierbei bedeuten:

A = Arrhenius-Konstante

E_A= Aktivierungsenergie in kJ · mol^-1

R = allgemeine Gaskonstante = 8,314 · 10^-3 kJ·mol^-1 · K^-1

T = absolute Temperatur in K

Telekolleg Chemie - 6. Folge: Reaktionsgeschwindigkeit

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