Die Geschwindigkeitskonstante wird in der Reaktionskinetik verwendet, um die Proportionalität der Reaktionsgeschwindigkeit zu den Konzentrationen der Edukte darzustellen. Sie ist indirekt ein Maß für die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion.
Für eine Beispielreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit
wobei die Geschwindigkeitskonstante der Reaktion ist und die jeweilige partielle Reaktionsordnung. Die Geschwindigkeitskonstante kann keine negativen Werte annehmen. Die Einheit der Geschwindigkeitskonstanten hängt von der Gesamt-Reaktionsordnung ab:
Gelegentlich wird die Ratengleichung auch mit Aktivitäten aufgestellt: . Dann hat die auftretende Geschwindigkeitskonstante die Einheit und ist nicht mit der Geschwindigkeitskonstante oben zu verwechseln. In diesem Fall sind die Exponenten der Aktivitäten die Beträge der stöchiometrischen Zahlen.
Berechnung Bearbeiten
Die Geschwindigkeitskonstante kann nach der empirischen Arrhenius-Gleichung berechnet werden (oder mithilfe der Theorie des Übergangszustandes):
mit
- Frequenzfaktor oder präexponentieller Faktor A (als nicht temperaturabhängig angenommen: was für die meisten Belange eine hinreichend genaue Näherung ist)
- Aktivierungsenergie 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:
mit
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.