Chemisches Gleichgewicht

Reaktionsgeschwindigkeit

Die Reaktionsgeschwindigkeit misst, wie viel Edukt in einer bestimmten Zeitspanne zu Produkt wird (Einheit mol/(L·s)): Sie hängt davon ab, wie viele Moleküle pro Zeiteinheit miteinander kollidieren und reagieren. Manche Reaktionen (z. B. die Knallgasreaktion) laufen in Sekundenbruchteilen ab, andere (z. B. das Rosten von Eisen) benötigen Jahre.

Wichtig ist die Unterscheidung zwischen Reaktionsgeschwindigkeit v und Geschwindigkeitskonstante k: v=\tfrac{d[\text{Produkt}]}{dt}=-\tfrac{d[\text{Edukt}]}{dt} beschreibt, wie schnell sich die Konzentration der Edukte verringert bzw. die der Produkte zunimmt (sie hängt also von den gerade vorhandenen Konzentrationen ab). Die Geschwindigkeitskonstante k dagegen beschreibt, wie schnell eine Reaktion grundsätzlich ablaufen kann, unabhängig von der momentanen Konzentration: Sie bleibt bei gegebener Temperatur konstant, ändert sich aber mit Temperatur, Aktivierungsenergie und der Anwesenheit eines Katalysators. Allgemein gilt v=k\cdot[\text{Edukt}]^{n}, wobei n die Reaktionsordnung angibt. Höhere Temperaturen erhöhen k, da sich die Teilchen schneller bewegen und häufiger sowie heftiger zusammenstoßen, Katalysatoren dagegen erhöhen k, indem sie die Aktivierungsenergie senken. Bei Gleichgewichtsreaktionen ergibt sich die Gleichgewichtskonstante K zudem aus dem Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten von Hin- (k_{\text{hin}}) und Rückreaktion (k_{\text{rück}}):

Gleichgewichtskonstante aus den Geschwindigkeitskonstanten dimensionslosK=\frac{k_{\text{hin}}}{k_{\text{rück}}}KGleichgewichtskonstantek_{\text{hin}}Geschwindigkeitskonstante der Hinreaktionk_{\text{rück}}Geschwindigkeitskonstante der RückreaktionIm Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion gleich schnell — daraus folgt genau dieses Verhältnis.