Schneller, aber nicht weiter
Hin- und Rückreaktion laufen über denselben Übergangszustand — senkt ein Katalysator den Gipfel, profitieren beide Richtungen gleich.
- Katalysator:eröffnet einen Reaktionsweg mit kleinerer Aktivierungsenergie und wird dabei nicht verbraucht.
- Gemeinsamer Gipfel:\(E_{A,\text{rück}} = E_{A,\text{hin}} - \Delta_rH\) — der Rückweg beginnt auf dem Niveau der Produkte.
- Gleiche Senkung:\(E_{A,\text{hin}}\) und \(E_{A,\text{rück}}\) sinken um denselben Betrag; \(k_{\text{hin}}\) und \(k_{\text{rück}}\) wachsen um denselben Faktor \(f\).
Herleitung:
Katalysator und Gleichgewicht: Ein Katalysator verkürzt die Zeit bis zum Gleichgewicht, ändert aber weder \(K_c\) noch die Lage des Gleichgewichts.
Was sich ändert — und was nicht
- Ändert sich:Aktivierungsenergien, Geschwindigkeiten von Hin- und Rückreaktion, Zeit bis zum Gleichgewicht.
- Bleibt gleich:Energieniveaus von Edukten und Produkten, \(\Delta_rH\), \(K_c\), Gleichgewichtskonzentrationen, Umsatz.
- Nutzen:Mit Katalysator läuft eine Reaktion schon bei niedrigerer Temperatur schnell genug — bei exothermen Reaktionen liegt das Gleichgewicht dann günstiger.
Ziehe den Gipfel (Übergangszustand) nach unten — oder Gipfel fokussieren, ↓/↑. Zerlege das Diagramm dann in Hinweg und Rückweg: „Rückweg“ legt es um, sodass die Rückreaktion von links nach rechts läuft.
Halte fest: Der Katalysator senkt den gemeinsamen Gipfel — beide Richtungen werden gleich stark beschleunigt, das Gleichgewicht stellt sich schneller ein, liegt aber genau dort wie ohne Katalysator.
Allgemeine Hinweise
Kein Mehr an Produkt
Ein Katalysator erhöht den Umsatz nicht. Er sorgt nur dafür, dass derselbe Gleichgewichtszustand früher erreicht wird.
Diagramm umlegen
Das Energiediagramm der Rückreaktion ist das gespiegelte Diagramm der Hinreaktion — mit demselben Gipfel und \(-\Delta_rH\).
Niveaus bleiben
Der Katalysator verändert nur den Weg über den Gipfel. Edukte und Produkte liegen energetisch genau so wie vorher.