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Lexikon der Chemie: Elementarreaktion

Elementarreaktion, ein einzelner Schritt innerhalb eines Reaktionsmechanismus, welcher aus mehreren Schritten bestehen kann. In der Reaktionskinetik unterscheidet man nach der Anzahl der Teilchen, die dabei miteinander in Wechselwirkung treten, mono-, bi- und trimolekulare E. Zu mono- oder unimolekularen Reaktionen A → B + C gehören Zerfalls- und Isomerisierungsreaktionen. Beispiele für bimolekulare Reaktionen A + B → C + D sind Substitutionen oder Additionen. Trimolekulare Reaktionen A + B + C → D + ... erfordern das gleichzeitige Zusammentreffen dreier Stoßpartner; die Wahrscheinlichkeit dafür ist relativ gering. Erfordert die Stöchiometrie die Wechselwirkung von mehr als drei Molekülen, so verlaufen diese Umsetzungen stets über eine Folge von mehreren E., sind also komplexe Reaktionen.

Es läßt sich zeigen, daß monomolekulare E. nach Zeitgesetzen 1. Ordnung, bimolekulare E. nach Zeitgesetzen 2. Ordnung und trimolekulare E. nach Zeitgesetzen 3. Ordnung ablaufen. Das bedeutet, daß sich für E. das Zeitgesetz aus der stöchiometrischen Gleichung entnehmen läßt. Die Reaktionsordnungen bezüglich der einzelnen Reaktanten sind gleich den stöchiometrischen Koeffizienten. Für komplexe Reaktionen trifft dies nicht allgemein zu.

Beispiele: Die Reaktion 2 NO + O2 → 2 NO2 ist nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand eine E. Das Zeitgesetz lautet folglich r = kc2NOcO2. Die Reaktion N2 + 3 H2 → 2 NH3 kann keine E. sein, da 4 Moleküle gleichzeitig zusammenstoßen müßten. Das Zeitgesetz ist nicht aus der Stöchiometrie ableitbar, sondern muß experimentell bestimmt werden.

Die Anwendung der Begriffe E. und Molekularität ist streng genommen nur für Gasreaktionen definiert. Eine Übertragung auf Lösungsreaktionen ist möglich, wenn man von den Wechselwirkungen mit dem Lösungsmittel abstrahiert.

  • Die Autoren
Dr. Andrea Acker, Leipzig
Prof. Dr. Heinrich Bremer, Berlin
Prof. Dr. Walter Dannecker, Hamburg
Prof. Dr. Hans-Günther Däßler, Freital
Dr. Claus-Stefan Dreier, Hamburg
Dr. Ulrich H. Engelhardt, Braunschweig
Dr. Andreas Fath, Heidelberg
Dr. Lutz-Karsten Finze, Großenhain-Weßnitz
Dr. Rudolf Friedemann, Halle
Dr. Sandra Grande, Heidelberg
Prof. Dr. Carola Griehl, Halle
Prof. Dr. Gerhard Gritzner, Linz
Prof. Dr. Helmut Hartung, Halle
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Prof. Dr. Reinhard Kramolowsky, Hamburg
Dr. Wolf Eberhard Kraus, Dresden
Dr. Günter Kraus, Halle
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Dr. Wolfgang Liebscher, Berlin
Dr. Frank Meyberg, Hamburg
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Prof. Dr. Rudolf Taube, Merseburg
Dr. Ralf Trapp, Wassenaar, NL
Dr. Martina Venschott, Hannover
Prof. Dr. Rainer Vulpius, Freiberg
Prof. Dr. Günther Wagner, Leipzig
Prof. Dr. Manfred Weißenfels, Dresden
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Prof. Dr. Otto Wienhaus, Tharandt

Fachkoordination:
Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher

Redaktion:
Sabine Bartels, Ruth Karcher, Sonja Nagel


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