1. Das Geschwindigkeitsgesetz einer Reaktion

 Das Geschwindigkeitsgesetz einer Reaktion gibt an, welchen Gesetzmäßigkeiten eine Reaktion in Bezug auf die Konzentrationen der beteiligten Stoffe und anderer variabler Größen gehorcht. Grundlage: Kollisionstheorie

2. Die Ordnung einer Reaktion

 Ist die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Konzentration eines Reaktionspartners im Geschwindigkeitsgesetz linear, so spricht man von einer Reaktion 1. Ordnung, ändert sie sich mit dem Quadrat der Konzentration, so spricht man von einer Reaktion 2. Ordnung usw. Man kann auch die Gesamtordnung einer Reaktion angegeben. Sie ist die Summe aller Exponenten im Geschwindigkeitsgesetz.

3. Methoden der Bestimmung der Reaktionsordnung

 Alle Bestimmungen der Reaktionsordnung sind experimentell. Je nach Art des Reaktionsverlaufs werden die Bestimmungsmethoden konzipiert.

a) Verfahren über die Momentangeschwindigkeit.

 Dieses erkennt man daran, daß sich die Konzentration, von der die Reaktionsgeschwindigkeit abhängt, während des Experimentes ändert.

Auswertung: Man zeichnet einen Graphen, der die Änderung der Konzentration in Abhängigkeit von der Zeit wieder gibt und bestimmt für bestimmte Zeitpunkte die Steigung der Kurve(Reaktionsgeschwindigkeit). Diese trägt man dann in einen weiteren Graphen ein, in dem die Konzentration die unabhängige Variable ist. (weitere Auswertung s. u.)

b) Verfahren über die Anfangsreaktionsgeschwindigkeit

 Hierbei wird die Konzentration eines Reaktionspartners so groß gewählt, daß er sich zu Beginn der Reaktion praktisch nicht ändert. Auch die Änderung der Konzentration der anderen Reaktionspartner muß klein und zu vernachlässigen sein.

 Man führt dann mehrere Versuche durch, in denen man die Konzentration des zu untersuchen Reaktionspartners variiert, die anderen konstant hält und zeichnet die sich ergebenden Graden in ein Koordinatensystem. Die steigung der Geraden ist jeweils die Reaktionsgeschwindgkeit für di e entsprechende Konzentration. Man bestimmt diese und zeichnet sie entsprechend a) in ein Koordinatensystem.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Reaktionszeit zu bestimmen, die vergeht, bis eine bestimmte, sehr kleine Menge eines sich bildenden Stoffes vorhanden ist. Die Versuchskonzeption ist so gewählt, daß diese Menge  dann immer gleich ist. Da die Reaktionsgeschwindigkeit gebildeter Stoff pro Zeiteinheit ist, sich hier aber immer die gleiche Menge Stoff (wieviel ist gleich) bildet, kann man als Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit gut den Wert 1/t nehmen. Man trägt also 1/t gegen c(variierter Stoff) ab.

Beispiel: Ein Versuch ist so gewählt, daß immer die gleiche Menge Wasserstoff entsteht, z. B. 20 ml.

Dann bildet sich im 1. Versuch 20 ml in 10 s

                          im 2. Versuch 20 ml in 20 s

                          im 3. Versuch 20 ml in 40 s

damit ergibt sich

Da es nicht auf die absoluten Werte ankommt, sondern nur auf die Realation untereinander (wie verändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit, wenn ich c(Stoff)verdopple?), kann man hier also gut als Maß für die Reaktionsgeschwindigkeitz 1/t annehmen. Das erleichter die Meßwertaufnahme erheblich. 

4. Auswertung der experimentell gewonnenen Daten.

a) Reaktion 0. Ordnung

Dieser Reaktionstyp zeigt keine Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration des fraglichen Stoffes. Er ist  seltener und  kommt   bei Enzymreaktionenn  vor.

b) Reaktion erster Ordnung

Die Änderung der Reaktionsgeschwindgkeit ist direkt proportional zur Konzentration des fraglichenStoffes. Der Graph verläuft linear.

c) Reaktion n. Ordnung

Diese Graphen folgen natürlich Exponentialfunktionen. Man kann z. B.  durch Quadrieren der x-Werte  (Ausprobieren) und zeichnen eines neuen Graphen mit den quadrierten x-Werten erkennen, ob die Reaktion 2. Ordnung ist. (Aus der Parabel wird dann eine Gerade).

d) Mathematisches Verfahren

Die in  b und c beschriebenen Verfahren haben zur Voraussetzung, daß man die Steigung  - Reaktionsgeschwindgkeit -für verschiedene Konzentrationen des fraglichen Stoffes kennt. Diese Bestimmung ist aber oft mühsam und ungenau, da in der oft die Konzentrationsänderung des zu untersuchenden Stoffes in Abhängigkeit von der Zeit angegeben wird.

Man kann dann  durch Anwendung einfacher mathematischer Gesetzmäßigkeiten

Man trägt ln c gegen t auf. Ist der Graph dann eine Gerade, ist die Reaktion 1. Ordnung.

Oder man träögt 1/c gegen t auf. Ist der Graph dann eine Gerade, so ist die Reaktion 2. Ordnung.