Reaktionsmechanismen

Reaktionsmechanismen,

 

zusammenfassende Bezeichnung für die aufeinander folgenden Einzelschritte bei chemischen Reaktionen, einschließlich der elektronischen, sterischen und energetischen Änderungen im submikroskopischen Bereich, im Unterschied zur Bruttoreaktionsgleichung, die nur den Anfangs- und Endzustand einer chemischen Reaktion erfasst. Chemische Reaktionen bestehen in den meisten Fällen aus einer Folge von Einzelschritten (Elementarreaktionen). Bei Verbrennungsreaktionen können z. B. bis zu 1 000 Elementarreaktionen neben- und nacheinander ablaufen. Die Anzahl der an einer Elementarreaktion beteiligten Teilchen wird als Molekularität bezeichnet. Von einem uni(mono)molekularen Reaktionsschritt spricht man, wenn ein Molekül von selbst in ein anderes umgelagert wird oder in andere Moleküle zerfällt. Bei einem bimolekularen Reaktionsschritt ist der Zusammenstoß von zwei Molekülen Voraussetzung für die chemische Reaktion. Nach Modellvorstellungen verlaufen Elementarreaktionen über aktivierte Komplexe (Übergangszustände) nach dem Schema A + B (AB) → C + D. Energetisch lassen sich diese Vorgänge durch Potenzialhyperflächen beschreiben, bei denen, vergleichbar mit topographischen Landkarten, der Reaktionsweg von einer »Talsohle« (A + B) über einen »Pass« (AB) in eine andere »Talsohle« (C + D) führt. Bei Elementarreaktionen wird nur ein einziges Potenzialmaximum auf der Potenzialhyperfläche überschritten. Je nachdem, ob bei den mit der Reaktion verbundenen Bindungsänderungen ungepaarte oder gepaarte Elektronen auftreten, unterscheidet man zwischen radikalischen (Radikale) und polaren Elementarreaktionen (z. B. Addition von Kationen an Anionen, elektrophile Substitution an Aromaten).