Geschwindigkeitskonstante

Die Geschwindigkeitskonstante wird in der Chemie verwendet, um die Proportionalität der Reaktionsgeschwindigkeit zu den Konzentrationen zweier Stoffe A und B darzustellen:

$v=k\cdot c_{{\mathrm {A}}}\cdot c_{{\mathrm {B}}}$

Die Einheit der Geschwindigkeitskonstanten hängt von der Reaktionsordnung ab:

$[k]=\mathrm {\left({\frac {Liter}{mol}}\right)^{n-1}\cdot {\frac {1}{s}}}$

Die Geschwindigkeitskonstante kann nach der empirischen Arrhenius-Gleichung berechnet werden:

$k=A\cdot e^{-{\frac {E_{\mathrm {A} }}{R\cdot T}}}$

mit

Frequenzfaktor oder präexponentieller Faktor A (als nicht temperaturabhängig angenommen: $A\neq f(T),$ was für die meisten Belange eine hinreichend genaue Näherung ist)
Aktivierungsenergie $E_{\mathrm {A} }$ in J/mol
universelle Gaskonstante R = 8,314 J/(mol·K)
absolute Temperatur T in K.

Aus der Stoßtheorie hingegen leitet sich die Temperaturabhängigkeit des Frequenzfaktors ab:

$A=\sigma \cdot {\sqrt {\frac {8\cdot {\mathit {k_{B}}}\cdot T}{\pi \cdot \mu }}}\cdot N_{A}$

mit

Stoßquerschnitt $\sigma$
Boltzmann-Konstante ${\mathit {k_{B}}}$
reduzierte Masse $\mu$
Avogadro-Konstante $N_{A}.$

Der Frequenzfaktor entspricht dabei dem Produkt aus der Stoßzahl Z und dem Orientierungsfaktor P. Der Frequenzfaktor gibt somit die maximale Anzahl der Zusammenstöße in der Gasphase an, unter Berücksichtigung der für die Reaktion notwendigen Orientierung der Moleküle.

Basierend auf einem Artikel in:

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