Ratengesetze und Gleichgewichtskonstanten für elementare Reaktionen

Die Reaktionen verlaufen durch mehrstufige Mechanismen, bei denen jeder elementare Schritt ein einzelner Prozess ist und Zwischenstufen nur zwischen aufeinanderfolgenden Schritten erscheinen.

Elementare Reaktionen werden nach Molekularität kategorisiert, also der Anzahl der Moleküle, die in einem Schritt reagieren.

Zum Beispiel beinhalten unimolekulare Reaktionen ein Molekül, bimolekulare Reaktionen zwei und termolekulare Reaktionen drei; Reaktionen mit höherer Molekularität sind seltener, da gleichzeitige Kollisionen mit mehreren Molekülen unwahrscheinlich sind.

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Reaktanten in Produkte umgewandelt werden. Sie ist proportional zu den Reaktantenkonzentrationen, die zu ihren stöchiometrischen Koeffizienten erhöht sind, wie sie durch das Geschwindigkeitsgesetz definiert sind.

Die Ratenkonstante, bezeichnet mit 'k', ist eine Proportionalitätskonstante, die konzentrationsunabhängig, aber temperaturabhängig ist.

Für reversible elementare Reaktionen sind die Geschwindigkeiten der Vorwärts- und Rückwärtsreaktionen im Gleichgewicht gleich. Hier entspricht die Gleichgewichtskonstante K_c dem Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten für die Vorwärts- und Rückwärtsreaktion.

Wenn die Vorwärtsreaktionsgeschwindigkeitskonstante die Konstante der umgekehrten Reaktionsgeschwindigkeit weit übersteigt, ist K_c viel größer als eins, was auf eine starke Produktvorteilhaftigkeit im Gleichgewicht hinweist.