Reaktionsmechanismus

Definition und Darstellung

Ein Reaktionsmechanismus beschreibt den molekularen Ablauf einer chemischen Reaktion: von den Reaktanten über reaktive Zwischenstufen und Übergangszustände bis zum Produkt. Er muss mit der Reaktionsgleichung, der Stöchiometrie und den beobachteten stereochemischen Eigenschaften übereinstimmen. Elektronenbewegungen werden dabei mit geschwungenen Pfeilen (↷) dargestellt. Man unterscheidet die Elektronenpaarverschiebung und die Einelektronenverschiebung.

Aufklärung und Beispiele

Zur Aufklärung eines Reaktionsmechanismus werden experimentelle Beobachtungen ausgewertet. Dazu gehören insbesondere die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit und des Produktspektrums von Reaktionsparametern wie Temperatur oder pH-Wert. Kurzlebige reaktive Zwischenprodukte werden häufig spektroskopisch nachgewiesen.

In der organischen Chemie lassen sich die meisten Reaktionsschritte bekannten Elementarreaktionen zuordnen. Auch Zerfallsreihen in der Kernphysik bestehen aus Elementarschritten, die sich aus verschiedenen Zerfallsarten zusammensetzen. Reaktionsmechanismen erklären unter anderem den schrittweisen Ablauf der elektrophilen Substitution, der nukleophilen Addition und von Eliminierungsreaktionen. Namensreaktionen bestehen meist aus mehreren solchen Elementarreaktionen. Beispiele sind die Baker-Venkataraman-Umlagerung mit mehreren organischen Elementarreaktionen, die überwiegend aus anorganischen Reaktionen bestehende Belousov-Zhabotinsky-Reaktion sowie der Bethe-Weizsäcker-Zyklus, der Kernfusionen und Zerfälle umfasst.