Produktbildungsrate

Produktbildungsrate bezeichnet in der Chemie die Geschwindigkeit, mit der ein Produkt während einer chemischen Reaktion gebildet wird. Sie wird üblicherweise als Änderung der Produktkonzentration pro Zeiteinheit angegeben und in mol/L·s gemessen. Formal ist sie das zeitliche Änderungsmaß von d[P]/dt; die Reaktionsgeschwindigkeit r wird durch die Stoichiometrie der Reaktion bestimmt, so dass d[P]/dt = ν_P · r, wobei ν_P der stöchiometrische Koeffizient des Produkts ist.

In einer Reaktion, bei der mehrere Spezies beteiligt sind, lässt sich die Produktbildungsrate durch die allgemeine Reaktionsgeschwindigkeit r ausdrücken. Die Produktbildung hängt vom Stoichiometrieverhältnis ab, weshalb sich d[P]/dt in der Praxis oft direkt aus der Überwachung der Produktkonzentration ergibt. Gleichzeitig gilt, dass die Veränderung der Konzentrationen der Edukte mit der gleichen Reaktionsgeschwindigkeit verknüpft ist.

Einflüsse: Die Produktbildungsrate wird von Temperatur, Konzentrationen der Reaktanten, dem Vorhandensein eines Katalysators, dem Lösungsmittel, dem Druck (bei Gasreaktionen) und dem Oberflächenbereich beeinflusst. Höhere Temperaturen erhöhen in der Regel die Geschwindigkeit, während Katalysatoren die Reaktionsbarriere senken und damit die Rate steigern. Ebenso führen höhere Eduktkonzentrationen meist zu schnelleren Raten, solange andere Bedingungen konstant bleiben.

Messung und Modelle: Die Produktbildungsrate wird durch zeitliche Messungen der Produktkonzentration bestimmt, beispielsweise mittels Spektroskopie, Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Gaschromatographie (GC) oder Titrationen. In der Reaktionskinetik wird häufig ein Geschwindigkeitgesetz verwendet: r = k [A]^m [B]^n, wobei d[P]/dt = ν_P · r. Solche Modelle helfen bei der Vorhersage von Ausbeuten und beim Design von Reaktoren.