Komplexe Reaktionen

Die Betrachtung von Geschwindigkeitsgesetzen für Elementarprozessen führte uns direkt zu einfachen Geschwindigkeitsgesetzen erster und zweiter Ordnung. Bei der Reaktion dritter Ordnung zeigte eine detaillierte Betrachtung bereits die Bedeutung von zusammengesetzten Prozessen, denn bei niedrigen Drücken lag ein Geschwindigkeitsgesetz dritter Ordnung vor, das ein Gesetz 2. Ordnung im Hochdruckgrenzfall überging. Im Allgemeinen haben wie es mit zusammengesetzten Reaktionen zu tun, die ein komlexes Reaktionsschema aufweisen. So müssen z.B. Rückreaktionen berücksichtigt werden, die zum chemischen Gleichgewicht mit der aus der Thermodynamik bekannten Gleichgewichtskonstante K führen:
 

Im Gleichgewicht (^d[A]/_dt = 0)     k_hin [A][B] = k_rück [C][D]
 

wann das Gleichgewicht erreicht wird, kann durch lösen des Geschwindigkeitsgesetzes (bei bekannten k_hin unf k_rück) bestimmt werden.

In komplexen Reaktionssystemen könne Folgereaktionen, z.B. X → Y → Z bzw. A +B → C + D    C + A → E, Parallelreaktionen , z.B. A + B → C + D und A + B → E + F, oder Kettenreaktionen (bei denen ein reaktionsfähiges Zwischenprodukt , i.a. ein Radikal, in vielen Folgeschritten weiterreagiert) auftreten.

In speziellen Fällen kann der Reaktionsablauf stark von den Produkten die bei der Reaktion entstehen, beeinflusst werden, wie es z.B. bei der Autokatalyse, Explosionen oder oszillierenden Reaktionen der Fall ist.

Ein komplexes Reaktionssystem ist unsere Erdatmosphäre zu deren Modellierung mehrere hundert Reaktionsgleichungen erforderlich sind. Ein kleiner Ausschnitt dieser vielen Elementarprozesse genügt aber um die Ozonkonzentration mit Hilfe des Chapman-Mechanismus zu beschreiben.

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