43. Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit

Die Reaktionsgeschwindigkeit kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden.

Temperatur

Je höher die Temperatur ist, desto schneller sind die Teilchen. Das heißt:

-         Es gibt mehr Zusammenstöße.

-         Die Zusammenstöße sind heftiger und führen öfter zu einer Reaktion.

Im Alltag können wir das gut beobachten. So werden Kartoffeln in einem Dampfkochtopf etwa 4 Mal schneller gar als in einem normalen Topf, weil im Dampfkochtopf Temperaturen von 120 °C erreicht werden. Das sind rund 20 °C mehr als in kochendem Wasser. Die RGT-Regel, eine Faustregel der Chemie, besagt, dass eine Erhöhung um 10 K die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt. Das Beispiel des Dampfkochtopfs bestätigt das.

1.2.           Konzentration

Die Konzentration gibt die Stoffmenge pro Volumen an [mol/L]. Je höher die Konzentration, desto eher stoßen die Teilchen aufeinander und somit verläuft die Reaktion schneller. Wenn die Konzentration im Verlauf einer Reaktion abnimmt, nimmt also auch die Reaktionsgeschwindigkeit ab.

Die Wahrscheinlichkeit, dass die Teilchen zusammenstoßen, ist proportional zur Konzentration. Für eine Reaktion aus Teilchen A und B können wir folgendes Geschwindigkeitsgesetz aufstellen, wobei c die Konzentration ist:

$v = k \cdot c(A) \cdot c(B)$

Die Geschwindigkeitskonstante k gibt die Reaktivität der Edukte an. Diese Konstante muss gemessen werden. Da sich die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Temperatur ändert, ändert sich auch die Konstante k.

1.3.           Oberfläche und Reaktionsgeschwindigkeit

Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt davon ab, wie stark etwas verkleinert wird. Das kennen wir auch aus dem Alltag, je feiner wir den Kaffee mahlen, desto stärker wird er. Wenn wir ein Feuer entfachen möchten, geht das einfacher mit feinem Kleinholz als mit großen Scheiten.

Wenn etwas zerkleinert wird, vergrößert sich gleichzeitig auch die vorhandene Oberfläche. Am Beispiel eines Würfels kann das einfach gezeigt werden:

Aufgabe 1: Berechne jeweils das gesamte Volumen und die gesamte Oberfläche, wenn der unzerteilte Würfel eine Kantenlänge von 2cm hat.

Reaktionen finden immer an der Oberfläche statt, weil dort die verschiedenen Teilchen aufeinandertreffen.

Aufgabe: Schau dir nochmals das Diagramm der Reaktionsgeschwindigkeit von Magnesium und Salzsäure an. Warum nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit während der Reaktion ab?

Aufgabe: Wie viel länger ist etwas im Kühlschrank (4° C) haltbar als bei Raumtemperatur (24 °C)?