Die Reaktionsgeschwindigkeit
Zur zeitlichen Untersuchung von Abläufen definierten die Wissenschaftler die
Reaktionsgeschwindigkeit.
In der physikalischen Mechanik ist die Geschwindigkeit der Quotient aus einer
Wegstrecke und dem zum Zurücklegen dieser Strecke benötigten Zeitraum.
Eine chemische Reaktion legt auch einen "Weg" zurück. Den erkennt man anhand des
Verbrauchs von Edukten oder des Entstehens von Produkten. Chemische
Reaktionsgeschwindigkeit ist daher der Quotient aus der Konzentrationsänderung und
dem dazu benötigten Zeitraum.
Die Differenzen ersetzen wir durch Differentiale und erhalten damit die Möglichkeit der Feinanalyse und der mathematischen Behandlung der Abläufe.
Entsteht ein Stoff, ist das Vorzeichen der Gleichung positiv. Verschwindet ein Stoff, so ist das Vorzeichen negativ.
Die Herleitung der vollständigen Differentialgleichungen für die Reaktionsgeschwindigkeit erläutern wir auf einer besonderen Webseite.
Integriert man die Differentialgleichungen, so folgt daraus das Konzentrations-Zeit-Gesetz. Hierbei handelt es sich im Allgemeinen um Exponentialfunktionen. Die bildliche Darstellung ergibt für die Edukte Abklingkurven oder für die Produkte Sättigungskurven.
Schematische Darstellung von Konzentrations-Zeit-Kurven
Man kann auch sagen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit die erste Ableitung der Konzentrations-Zeit-Kurve ist. Das ist gleichzeitig die Steigung der Tangente an die Konzentrations-Zeit-Kurve. Diese Kurve fällt für das Edukt ab (die Tangentensteigung hat also einen negativen Wert) und steigt für das Produkt an (positive Steigung).
Man erkennt daraus aber auch, dass die Reaktionsgeschwindigkeit im Verlauf der Reaktion abnimmt. Sie ist zu Beginn der Reaktion am größten und geht gegen Ende der Reaktion gegen Null.
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