Geschwindigkeitsbestimmender Schritt

Als geschwindigkeitsbestimmenden Schritt bezeichnet man in der chemischen Kinetik eine Elementarreaktion, deren Geschwindigkeitskonstante die Gesamtgeschwindigkeit einer zusammengesetzten Reaktion aus mehreren Elementarreaktionen stärker beeinflusst als die Geschwindigkeitskonstanten der anderen Elementarreaktionen. Im Kontext der technischen Chemie und der heterogenen Katalyse werden auch einer Reaktion vorgeschaltete Diffusionsprozesse sowie Adsorptions- oder Desorptionsprozesse als geschwindigkeitsbestimmender Schritt bezeichnet, sofern diese Prozesse die Kinetik chemischer Reaktionen dominieren.

Das Geschwindigkeitsgesetz einer zusammengesetzten Reaktion ergibt sich prinzipiell aus der Kombination der Geschwindigkeitsgesetze der beteiligten Elementarreaktionen. Die so resultierenden Systeme von Differentialgleichungen können analytisch jedoch häufig nur schwer oder überhaupt nicht gelöst werden, so dass auf numerische Methoden zurückgegriffen werden muss. Wird die Gesamtkinetik einer komplexen Reaktion näherungsweise auf die Kinetik eines geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes reduziert, kann die mathematische Beschreibung der Reaktionskinetik häufig erheblich vereinfacht werden. Entweder lassen sich vereinfachte Geschwindigkeitsgesetze formulieren, die die Kinetik von Gesamtreaktionen näherungsweise beschreiben, oder Geschwindigkeitsgesetze von Gesamtreaktionen können näherungsweise durch die einfacheren Geschwindigkeitsgesetze von geschwindigkeitsbestimmenden Schritten ersetzt werden.

1. ↑ Eintrag zu rate-controlling step. In: IUPAC (Hrsg.): Compendium of Chemical Terminology. The “Gold Book”. doi:10.1351/goldbook.R05139 – Version: 5.0.0.
2. 1 2 P. Muller: Glossary of terms used in physical organic chemistry (IUPAC Recommendations 1994). In: Pure and Applied Chemistry. Band 66, Nr. 5, 1. Januar 1994, ISSN 1365-3075, S. 1077–1184, doi:10.1351/pac199466051077 (degruyter.com [abgerufen am 21. Juni 2025]). 
3. ↑ K. J. Laidler: A glossary of terms used in chemical kinetics, including reaction dynamics (IUPAC Recommendations 1996). In: Pure and Applied Chemistry. Band 68, Nr. 1, 1. Januar 1996, ISSN 1365-3075, S. 149–192, doi:10.1351/pac199668010149 (degruyter.com [abgerufen am 21. Juni 2025]). 
4. ↑ Axel Brehm: Handbuch Chemische Reaktoren: Chemische Reaktionstechnik: Theoretische und praktische Grundlagen, Chemische Reaktionsapparate in Theorie und Praxis. Hrsg.: Wladimir Reschetilowski (= Springer Reference Naturwissenschaften). Springer, Berlin / Heidelberg 2020, ISBN 978-3-662-56433-2, 4 Physikalisch-chemische und physikalische Grundlagen der Chemischen Reaktionstechnik, S. 85 ff., doi:10.1007/978-3-662-56434-9 (springer.com [abgerufen am 22. Juni 2025]). 
5. ↑ Wladimir Reschetilowski: Einführung in die Heterogene Katalyse. Springer, Berlin / Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-46983-5, 4 Grundlagen der heterogenen Katalyse, S. 47 ff., doi:10.1007/978-3-662-46984-2 (springer.com [abgerufen am 22. Juni 2025]). 
6. ↑ Margaret Robson Wright: An Introduction to Chemical Kinetics. Wiley, Chichester 2005, ISBN 0-470-09058-8, 3.18 The Kinetic Analysis for Complex Reactions, S. 79–84.