Rückreaktionen

Rückreaktionen bezeichnen in der Chemie die Reaktionen, die aus den Produkten einer Reaktion erneut die ursprünglichen Edukte erzeugen. In vielen Fällen laufen Vorwärts- und Rückwärtsreaktion gleichzeitig ab, so dass sich ein dynamisches Gleichgewicht einstellt: Die Vorwärtsreaktion A + B → C + D und die Rückreaktion C + D → A + B finden mit je nach Reaktion unterschiedlichen Geschwindigkeiten statt, bis die Geschwindigkeiten gleich sind.

Für eine allgemeine Reaktion aA + bB ⇌ cC + dD gilt, dass die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion r_f = k_f [A]^a [B]^b und die der Rückreaktion r_r = k_r [C]^c [D]^d beträgt. Im Gleichgewicht gilt r_f = r_r. Das Verhältnis k_f/k_r wird als Gleichgewichtskonstante K_eq bezeichnet und bestimmt, in welchem Verhältnis die Stoffe im Gleichgewicht vorliegen. In wässrigen Lösungen oder Gasgemischen werden häufig Aktivitäten statt Konzentrationen verwendet. K_eq ist temperaturabhängig und spiegelt die energetischen Eigenschaften der Reaktion wider.

Le Chatelier's Prinzip beschreibt, wie ein System auf äußere Störungen reagiert: Eine Änderung von Konzentrationen, Druck oder Temperatur verschiebt die Gleichgewichtslage so, dass der Störung möglichst entgegengewirkt wird. Bei Temperaturänderungen verschiebt sich das Gleichgewicht entsprechend der Wärmefreisetzung bzw. -aufnahme der Vorwärtsreaktion. Exotherme Vorwärtsreaktionen verschieben das Gleichgewicht bei erhöhter Temperatur eher in Richtung der Edukte, endotherme Vorwärtsreaktionen in Richtung der Produkte.

Typische Beispiele sind A + B ⇌ C + D (allgemeines Reaktionsschema), Veresterung und deren Hydrolyse, oder die Ammoniaksynthese N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3. Praktisch wird das Gleichgewicht durch Entfernen von Produkten, Druckänderungen oder Katalysatoren beeinflusst, um bevorzugt eine gewünschte Seite zu fördern. Rückreaktionen sind zentral für Gleichgewichtstechnik, Biochemie und Stoffwechselprozesse.