Zusammengesetzte Reaktionen

Wir können niemals direkt den Mechanismus einer komplexen chemischen Reaktionen aus dem beobachteten Zeitverlauf bestimmen (hier gibt es eine nette philosophische Abhandlung dazu). Aufgrund der Annahme von einzelnen Elementarrektionen aus denen sich der Gesamtreaktionsablauf zusammensetzt, können wir jedoch ein Modell für den Reaktionsmechanismus entwickeln. Für die einzelne Elementarreaktion können wir aus der Reaktionsgleichung die entsprechende DGL ableiten und diese zu komplexeren DGLs kombinieren, die dann die Gesamtreaktion repräsentieren. Ganz allgemein gilt für eine Elementarreaktion

νAA + νBB → νCC + νDD
immer

1/νA d[A]/dt = 1/νB d[B]/dt = 1/νC d[C]/dt = 1/νD d[D]/dt = k [A]|ν A|[B]|ν B|

wobei wie üblich ν positiv bei Produkten, aber negativ bei Edukten ist. Auf diese Weise kann prinzipiell jedes Reaktionssystem modelliert werden. Und unsere Kenntnisse über die Atmosphärenchemie demonstrieren die Leistungsfähigkeit dieser Methode. Zur Beschreibung der Atmosphäre werden nämlich mehr als 200 gekoppelte DGLs verwendet. Eine geschlossene Lösung ist aber dafür nicht möglich (hier hilft nur rohe Gewalt = Computerpower). Für einige wenige Fälle gelingen jedoch geschlossene Lösungen. Da diese Fälle (insbesondere die Hin- und Rückreaktion A↔ B und die Folgereaktion A→B→C) sehr lehrreich sind, wollen wir uns im Folgenden näher damit beschäftigen. Wir werden dabei auch eine Technik (Quasistationarität) entwickeln mit deren Hilfe es teilweise möglich ist, auch komplexere Reaktionssysteme mathematisch einfach zu behandeln.