03. Reversible Reaktionen und Temperaturabhängigkeit

Themen: Reversible Reaktionen erster Ordnung; Reversible Reaktionen zweiter Ordnung; Bedeutung für die Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit; Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit
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Zentrale Aspekte

Thermodynamisch befinden sich chemische Reaktionen immer
in einem Gleichgewicht zwischen Edukten und Produkten.
Das Massenwirkungsgesetz verknüpft Kinetik und Thermodynamik
und hat darüber hinaus praktische Relevanz.
Reaktionsgeschwindigkeiten lassen sich nur fernab des
thermodynamischen Gleichgewichtes gut bestimmen.
Die Arrhenius-Gleichung stellt eine einfache Beziehung
zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur auf.
Die Arrhenius-Parameter erlauben eine erste einfache
mechanistische Interpretation der Temperaturabhängigkeit.

Fragen zum Verständnis

Die nachfolgenden Fragen sollten sich mit den in der Vorlesung vermittelten Inhalten beantworten lassen und dienen der eigenständigen Nacharbeit bzw. Beschäftigung mit der Thematik.

Warum ist die Aussage „im chemischen Gleichgewicht findet keine Umwandlung zwischen Edukten und Produkten statt“ falsch? Wie müsste die Aussage ergänzt werden, um korrekt zu sein?
Welche Möglichkeiten sehen Sie, eine unvollständig ablaufende Reaktion in Richtung der Produkte zu zwingen? Begründen Sie Ihre Antworten. Wie könnten technische Lösungen dafür aussehen?
Warum ist die Relaxation unabhängig von der Reaktionsordnung immer ein Prozess erster Ordnung?
Durch welche beiden Parameter wird die Arrhenius-Gleichung charakterisiert? Wie lassen sie sich mechanistisch interpretieren?

Weiterführende Literatur/Links

Eine kommentierte und handverlesene Liste mit weiterführender Literatur zum Thema. Die Auswahl ist zwangsläufig subjektiv.

Die Hauptinhalte der Vorlesung zum Nachlesen in den allgemeinen Lehrbüchern zur Physikalischen Chemie: Wedler {[wedler-g-2012]}, Kapitel 1.5.7/9 und 6.2.2; Atkins vierte Auflage {[atkins-p-2006]} Kapitel 22.1.4/5; Atkins fünfte Auflage {[atkins-p-2013]} Kapitel 21.1.4–5.

Der Originalartikel von Arrhenius erschien 1889 in der Zeitschrift für Physikalische Chemie: {[arrh-zpc-4-226]}. Als Einführung zu den Relaxationsmethoden sei der Nobel-Vortrag von Manfred Eigen (Nobelpreis für Chemie 1967) empfohlen: {[eige-ac-80-892]}.