4. Das System O/H/H2O auf Pt(111)

dem sämtliche Geschwindigkeitskonstanten gleich sind. Außerdem wird angenommen,
daß Wasserstoff in großem Überschuß vorhanden ist, so daß die
Konzentration von H in den Differentialgleichungen, die sich aus dem obigen
Reaktionsmodell ergeben, nicht explizit auftritt, sondern in die Konstanten einbezogen
wird. Der Ausgangszustand ist eine Fläche, die ausschließlich mit
Sauerstoff bedeckt ist. Diese maximale Menge an Sauerstoff wird gleich eins
gesetzt. Der Sauerstoff reagiert nach den Gleichungen I und III ab, wobei sich OH
und nach Gleichung II schließlich H2O bildet. Die zeitlich variierenden Mengen
an OH und H2O werden dabei auf die anfängliche Menge an Sauerstoff normiert,
so daß bei einem vollständigem Umsatz aus jedem O ein H2O gebildet wird und
der Endzustand dann aus einer mit Wasser bedeckten Fläche der Menge eins
besteht.
Das System aus den gekoppelten Differentialgleichungen wurde numerisch
gelöst. Die Konzentrationen der Spezies O, OH und H2O sind in Abb. 4-22 als
Funktion der Zeit aufgetragen.
124
relative Konzentrationen
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
Zeit
O
OH
H 2 O
Abb. 4-22: Zeitliche Entwicklung der Konzentrationen von O, OH und H2O für
das Modell anhand der Reaktionsgleichungen I, II und III mit den
Geschwindigkeitskonstanten k ini
1 = k2 = k 3.
Ausgangskonzentrationen c (O) = 1;
ini
ini
c (OH) = 0;
c (H2 O) = 0.
Man erkennt einen anfänglich nahezu linearen Anstieg von OH als Funktion
der Zeit und eine fallende Steigung, beides im Widerspruch zum Experiment.
Ursache für den linearen Anstieg ist, daß OH neben dem autokatalytischen
Mechanismus aus der Kombination der Gleichungen II und III auch nach der
linearen Reaktion I gebildet wird, deren Einfluß hier offenbar überwiegt.