Warum sind die Exponenten in Zeitgesetz und die stöchimetrischen Faktoren einer Reaktionsgleichung nicht immer ident?
Hello! Ich stecke bei dieser Frage, kann mir jemand helfen? Ich vermute es liegt daran, dass das Zeitgesetz die Ordnung der Reaktion widerspiegelt und die Reaktionsgleichung wie viel Mol beteiligt sind.
Ein Beispiel:
2N2O5 = 4NO2 +O2
wobei das Geschwindigkeitsgesetz/Zeitgesetz (?) v(N2O5)=k* c(N2O5) ist. Der Exponent von c wäre also 1 während es 2 mol N2O5 sind.
Danke im Vorraus
1 Antwort
Die Koeffizienten der Gleichung folgen zwangsläufig aus der Zusammensetzung der Produkte und Edukte. Deshalb ist es ja auch möglich, daß Du die Koeffizienten selbständig ermitteln kannst, wenn Du nur weißt, was zu was reagiert.
Beim Geschwindigkeitsgesetz ist das nicht so. Du kannst die Form des Geschwindigkeitsgesetzen nicht mechanisch aus der Reaktionsgleichung ableiten — je nach Reaktionsbedingungen kann es sogar ziemlich verschieden aussehen. Denn es hängt vom Reaktionsmechanismus ab, und der kann je nach Temperatur, Lösungsmittel, Konzentrationen, katalytischem Dreck, Mondphase und Beziehungsstatus des Laboranten vollkommen verschieden sein.
Ein Reaktionsmechanismus wird ja durch die Einzelschritte der Reaktion angegeben. Diese Einzelschritte können linear zum Resultat führen, sie können aber komplizierte Rückkoppelungen enthalten (z.B. Produkte liefern, die in einen früheren Schritt eingespeist werden, oder die andere Reaktionsschritte katalysieren). Einer dieser Schritte hat notwendigerweise die höchste Aktivierungsenergie, und dieser Schritt allein bestimmt das Geschwindigkeitsgesetz; im einfachsten Fall tauchen die Koeffizienten der Edukte dieses Schrittes als Exponenten im Geschwindigkeitsgesetz auf.
Oft gibt es aber viele Reaktionsmechanismen, die zum selben Resultat führen; dann wählt die Reaktion den Weg, für den die höchste Aktivierungsenergie am Weg niedriger ist als bei den konkurrierenden Mechanismen. Wenn eine Reaktion z.B. mehr schlecht als recht abläuft, dann hilft vielleicht ein Katalysator, weil er einen alternativen Reaktionsweg mit geringerer Aktivierungsenergie anbietet; möglicherweise ist dann die Stöchiometrie des neuen geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes eine andere, und die Reaktion muß dann natürlich einem ganz anderen Geschwindigkeitsgesetz folgen. Ähnlich ist es z.B. auch beim Wechsel des Lösungsmittels; polare Lösungsmittel begünstigen ionische Mechanismen, apolare dagegen radikalische oder konzertierte.
Wegen all dieser Unwägbarkeiten beim Reaktionsmechanismus kann man also die Form des Geschwindigkeitsgesetzes grundsätzlich nicht aus der Reaktionsgleichung vorhersagen. Beim Massenwirkungsgesetz ist das übrigens anders, weil das chemische Gleichgewicht nur von Anfangs- und Endzustand, aber nicht vom Weg dazwischen abhängt; Anfangs- und Endzustand sind aber in der Reaktionsgleichung repräsentiert, und daher kann die Form des Massenwirkungsgesetzes wirklich aus der Reaktionsgleichung abgeleitet werden.
