Montag, 28. Mai 2012

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Autokatalyse

Autokatalyse (gr. αυτοκατάλυση, aftokatálissi: „die Selbstauflösung“) bezeichnet eine besondere Form der katalytischen chemischen Reaktion, bei der ein Endprodukt als Katalysator für die Reaktion wirkt. Durch die fortlaufende Bildung dieses Katalysators wird die Reaktion ständig beschleunigt. Es handelt sich dabei um eine positive Rückkopplung.

Beispiel

Redoxreaktion von Oxalsäure und Permanganat:

5\ HOOC-COOH + 2\ MnO_4^- + 6\ H^+ \rightarrow 10\ CO_2 + 2\ Mn^{2+} + 8\ H_2O

Die entstehenden Mangan-(II)-Ionen wirken als Katalysator für diese Reaktion, so dass die anfänglich zögernde Entfärbung des Permanganats immer schneller verläuft. Werden zum Reaktionsstart Mangan-(II)-Ionen zur Verfügung gestellt, so verläuft die Reaktion bereits zu Beginn schnell.

Zeitgesetz autokatalytischer Reaktionen

Sigmoide Variation der Produktkonzentration in autokatalytischen Reaktionen

Autokatalysen sind Reaktionen zweiter Ordnung:

A + B \rightarrow \;2\ B is \ v = k[A][B].

Die Konzentrationen von A und B verändern sich folgendermaßen:

[A]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[B]_0}{[A]_0}e^{([A]_0+[B]_0)kt}} und

[B]=\frac{[A]_0+[B]_0}{1+\frac{[A]_0}{[B]_0}e^{-([A]_0+[B]_0)kt}}.

Der Graph für diese Gleichung folgt der für autokatalytische Reaktionen typischen Sigmoidfunktion: Die chemische Reaktion beginnt langsam, weil anfangs nur eine geringe Katalysatorkonzentration vorhanden ist. Die Geschwindigkeit der Reaktion erhöht sich ständig, da mit fortschreitender Reaktion die Konzentration des Katalysators steigt. Dann sinkt die Geschwindigkeit wieder, weil die Konzentrationen der Ausgangsstoffe abnehmen.

Siehe auch

Weblinks

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