Reaktionskinetik
Wie schnell chemische Reaktionen ablaufen, wovon ihre Geschwindigkeit abhängt und wie Katalysatoren sie beschleunigen.
Die Thermodynamik sagt, ob eine Reaktion freiwillig ablaufen kann. Ob sie das in Sekunden, in Jahren oder praktisch nie tut, beantwortet die Kinetik. Ein Gemisch aus \(\ce{H2}\) und \(\ce{O2}\) ist thermodynamisch instabil und bleibt bei Raumtemperatur trotzdem unverändert, bis ein Funke die nötige Aktivierungsenergie liefert. Diese Energiebarriere ist der Kern des Kapitels. Sie erklärt, warum viele Stoffe kinetisch gehemmt sind und warum ein Arzneistoff trotz ungünstiger Thermodynamik über Jahre lagerfähig sein kann.
Am Anfang steht die Unterscheidung zwischen thermodynamischer und kinetischer Stabilität und die Frage, welches Produkt sich unter welchen Bedingungen bildet. Danach wird Geschwindigkeit messbar: über Zeitgesetze, Reaktionsordnung, Halbwertszeit und Temperaturabhängigkeit. Reaktions-Energie-Diagramme fassen beides anschaulich zusammen und machen mehrstufige Abläufe lesbar. Den Abschluss bildet die Katalyse, die an genau dieser Barriere ansetzt.
Das Kapitel baut auf der Thermodynamik und dem chemischen Gleichgewicht auf. Es liefert das Handwerkszeug für die Reaktionsmechanismen der organischen Chemie und für die Zerfallskinetik, mit der sich etwa die Haltbarkeit von Arzneimitteln abschätzen lässt.
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