6.1 Grundbegriffe

Reaktionskinetik:
- Mechanismus
- Parametrisierung (=mathematische Formulierung der Zeitabhängigkeiten)

Zeitskalen: SI-Einheit Sekunde [s]

1 Sekunde $/\ =$ 9192631720 Schwingungen der elektromagnetischen Strahlung, die bei einem Hyperfeinübergang von Cs emittiert wird
Zeitskalen in der Chemie:


Zeit	Ereignis


6 ^. 10¹⁷ s	Alter des Universums
5 ^. 10³ s	diese Vorlesung
10^-4 s	schnellste enzymkatalytische Reaktionen
10^-12 s	Zeitskalen von Schwingungen in Molekülen
10^-16 s	schnellste chemisch relevante Prozesse


Zahl	Bezeichnung


10¹²	tera
10⁶	mega
10^-3	milli
10^-6	micro
10^-9	nano
10^-12	piko
10^-15	femto
10^-18	okto

Stöchiometrisch: Gleichungen für Reaktionen $sum niBi = 0 i$

$ni= /\ st¨ochiometrische Koeffizienten (Edukte (Reaktanden): negativ, Produkte: positiv)$

$/\ Bi = chemische Spezies$

Beispiel:
2CO +O₂ 2CO₂ 2CO₂-2CO-O₂=0
Reaktionsablauf: Phänomenologie Parametrisierung
Beispielsweise ist dies eine Reaktion der Form A+B P.

$d[A] d[B] dt = dt sind negativ.$

$d[P]- dt > 0$

$[A] = f (t),[B] = g(t)$

$[P] = h(t)$

$d[A] = -d[P] dt dt$

Historische Nebenbemerkung:
Die erste kinetische Messung wurde im Rahmen der Rohrzuckerinversion A B von WILHELMI im Jahre 1850 durchgeführt. $n (t) = n(t = 0).exp(-tK) Rohrzucker$
K ist hierbei die sogenannte Geschwindigkeitskonstante.
$dn(t)-= n(t = 0)(- K) .exp(- Kt) = - Kn(t) dt$
Wir dividieren durch V und erhalten:
$d[n] ----= - K[n]1 dt$
Dies ist ein Beispiel für ein Geschwindigkeitsgesetz erster Ordnung.
Reaktionsgeschwindigkeit: formelle Definition
Wir führen die Reaktionslaufzahl ein, welche die Änderung der Anteile der Edukte und Produkte einer chemischen Reaktion entlang eines Reaktionsweges beschreibt:
$dq = n-1 dni i$
nimmt nur Werte zwischen 0 und 1 an.
$dq = n-i1 dnj = n-k1 dnk = ...$

$dni = nidq$
Die Reaktionsgeschwindigkeit läßt sich damit schreiben als:
$|------------------| | dq -1dni | rq(t) = dt = ni dt- | --------------------$
Für homogene Reaktionen ist nützlich:
$( ) c = ni==> r = 1r = n-1dci /= \ r-1 d[i] i V V V q i dt i dt$

$1-dci= -1 dcj nidt nj dt$
Die Integration führt zu c_i(t).
Beispiele von Konzentrationsabhängigkeiten homogener Reaktionen
Es gilt immer:
$r = f {[B ],[B ][B ]...[B ]} f¨ur sum nB = 0 V 1 2 3 i i i i$
f hängt vom Mechanismus ab und nicht von stöchiometrischen Koeffizienten in _i_iB_i = 0.
Beispiele:
- Co+Cl₂ CoCl₂ $--d[Co] 1 32 dt = K[Co] [Cl2]$
  Die Ordnung in Co ist 1, die Ordnung in Cl₂ ist 0,5 und die Gesamtordnung beträgt 1,5.
- A+B ']K C $- d[A] K[A][B] --dt--= [B]+-K'[C]$
- 2N₂O₅ 4NO₂+O₂ $-1 d[N2O5]-= K[N2O5]1 2 dt$
Häufige Form von Geschwindigkeitsgesetzen $1-d[Bi] m1 m2 rV = ni dt = K[Bi] [B2]$
Für B_i $/\ =$ Edukte, m_i $= /\$ Reaktionsordnungen, _im_i $/\ =$ Gesamtordnung
K haben _im_i-abhängige Einheiten.
Dimension der Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten (k): $-1 (Gesamt)Ordnung 1-- > Dim{k1}= s$

$-dm3-- (Gesamt)Ordnung 2 --> Dim{k2}= mol .s usw. f¨ur h¨ohere$
Elementarreaktionen
Man unterscheidet diese nach Molekularität:
- Monomolekular: zum Beispiel I₂ 2I (Gasphase, hochverdünnt), (A B)
- Bimolekular: zum Beispiel NO + O₃ NO₂ + O₂ (Gasphase, hochverdünnt), (A + B C + D)
- Trimolekular: Dreierstöße (umstritten!)

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6.1 Grundbegriffe

Beispiel:

Historische Nebenbemerkung:

Beispiele: