Reaktionskoordinat

Reaktionskoordinat ist ein Begriff aus der Chemie, der den Fortschritt einer chemischen Reaktion entlang des Reaktionspfads beschreibt. Sie dient dazu, den Verlauf der Reaktion auf der Potenzialenergieoberfläche (PES) zu visualisieren, indem man die Energie gegen den Koordinatenwert abträgt. Typischerweise wird die Reaktionskoordinate durch eine oder mehrere geometrische Größen festgelegt, zum Beispiel eine Bindungsentfernung, einen Winkel oder eine Torsion, die während der Reaktion signifikant verändert wird. In vielen Fällen wird eine einfache eindimensionale Koordinate gewählt, während komplexe Reaktionen durch mehrere Koordinaten beschrieben werden.

In einem Reaktionskoordinatendiagramm verläuft das System von den Reaktanten zu den Produkten entlang eines Minimum-Energie-Pfads. Der höchste Punkt dieses Pfads ist der Übergangszustand, und die Energieunterschiede zwischen dem Grundzustand der Reaktanten und dem Übergangszustand definieren die Aktivierungsenergie. Der Pfad und die Position des Übergangszustands liefern wichtige Informationen über die Reaktionsgeschwindigkeit und den Mechanismus der Reaktion.

In der theoretischen Chemie wird oft der intrinsische Reaktionskoordinate (IRC) verwendet, der den Verlauf der Energie entlang des Pfades der größten Absenkung vom Übergangszustand zu Reaktanten bzw. Produkten beschreibt. Multi- oder mehrdimensionale Reaktionskoordinaten erfordern erweiterte Methoden wie Nudged Elastic Band oder String Method, um plausible Reaktionspfade zu finden.

Die Reaktionskoordinate ist ein nützliches Konzept zur Beschreibung von Reaktionsmechanismen, zur Abschätzung von Reaktionsgeschwindigkeiten und zum Vergleich alternativer Reaktionswege. Sie ist jedoch kein eindeutig definierter, alleiniger Parameter; verschiedene Koordinaten können denselben Reaktionsprozess unterschiedlich repräsentieren.