Reaktionsorte

Reaktionsorte ist ein Begriff aus der Chemie und Materialwissenschaft, der die spezifischen Stellen bezeichnet, an denen eine chemische Reaktion stattfindet. Je nach System kann ein Reaktionsort eine Stelle in einem Molekül, eine Defektstelle in einem Festkörper oder eine aktive Oberfläche sein. Allgemein versteht man darunter die räumlich lokalisierten Zentren, an denen Umlagerungen, Bindungen oder Elektronentransfer initiiert werden.

Im Rahmen der heterogenen Katalyse sind Reaktionsorte meist aktive Oberflächenseiten eines Katalysators. Dazu gehören Atome an Defekten, Kanten oder Winkelpositionen sowie Dopingstellen, die Adsorbate binden, orientieren und Reaktionspfade ermöglichen. Die Aktivität variiert mit der Geometrie, dem lokalen Elektronenzustand und der Nachbarschaft anderer Atome.

In der homogenen Katalyse oder im Biosystem sind Reaktionsorte oft Reaktionszentren in Molekülen oder Enzymen, etwa zentrale Metallatome in Koordinationsverbindungen oder das aktive Zentrum eines Enzyms, das Substrate bindet und chemische Umsetzungen katalysiert.

Reaktionsorte zeichnen sich durch höhere Reaktivität, spezifische Adsorptions- oder Bindungseigenschaften und charakteristische Reaktionspfade aus. Ihre Wirksamkeit wird durch Defekte, Doping, Belastung, Temperatur und Lösungsmittel beeinflusst.

Sie werden experimentell mittels in-situ Spektroskopie, Rastertunnelmikroskopie (STM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Oberflächenanalytik sowie durch computergestützte Modelle wie DFT und mikrokinetische Anwendungen identifiziert und bewertet.

Das Verständnis der Reaktionsorte ermöglicht die gezielte Gestaltung von Katalysatoren, Reaktoren und Enzymen durch Steigerung der Dichte aktiver Zentren, Optimierung der Umgebungsbedingungen und Minimierung unerwünschter Nebenreaktionen.

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