Reaktionsgeschwindigkeit (1. Ordnung)

Was ist eine Reaktion erster Ordnung?

Bei einer Reaktion erster Ordnung ist die Reaktionsgeschwindigkeit direkt proportional zur Konzentration des Reaktanten. Verdoppelst du die Konzentration, verdoppelt sich auch die Geschwindigkeit. Klassische Beispiele sind viele Zerfallsreaktionen, hydrolytische Umsetzungen verdünnter Lösungen und der radioaktive Zerfall — formell ebenfalls erster Ordnung.

Die Geschwindigkeitskonstante k ist dabei eine reine Stoffkonstante bei gegebener Temperatur. Sie wird größer, je leichter die Reaktion abläuft.

Die Formel

v = k · c

Umstellungen:
    k = v / c
    c = v / k

Die Variablen

Minimal-Beispiel

Eine Reaktion erster Ordnung läuft mit k = 0,02 1/s bei einer Konzentration von c = 0,5 mol/L ab.

v = k · c
  = 0,02 1/s · 0,5 mol/L
  = 0,01 mol/(L·s)

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Zerfall von Wasserstoffperoxid

H₂O₂ zerfällt katalytisch nach erster Ordnung mit k ≈ 4·10⁻³ 1/s. Bei c = 1 mol/L:

v = 4·10⁻³ 1/s · 1 mol/L
  = 0,004 mol/(L·s)

Beispiel 2 — Konzentration aus gemessener Geschwindigkeit

Im Reaktor wird v = 1,2·10⁻⁴ mol/(L·s) gemessen, die Konstante beträgt k = 6·10⁻⁴ 1/s.

c = v / k
  = 1,2·10⁻⁴ / 6·10⁻⁴
  = 0,2 mol/L

Beispiel 3 — k-Wert bestimmen

Du misst bei c = 0,25 mol/L eine Geschwindigkeit von v = 5·10⁻³ mol/(L·s).

k = v / c
  = 5·10⁻³ / 0,25
  = 0,02 1/s