Reaktionskinetik, Abschnitt 8

Stoßtheorie der Reaktionsgeschwindigkeit

		Temperatur und Reaktionsgeschwindigkeit Wie bereits jeder Grundschüler weiß, kann man chemische Vorgänge durch Erhitzen beschleunigen. In heißem Tee löst sich Zucker schneller auf als in kaltem Kaffee. Wie kommt es aber dazu, dass die Temperatur einen solch starken Einfluss auf die Geschwindigkeit chemischer (und physikalischer) Vorgänge hat? Hier hilft uns die sogenannte Stoßtheorie der Reaktionsgeschwindigkeit weiter.		Vorheriges Kapitel: Reaktionsordnung
Etwas Theorie		Stoßtheorie Bei der Stoßtheorie geht man davon aus, dass die Teilchen der Ausgangstoffe aus kleinen, massiven Kügelchen bestehen. Jedes Teilchen hat eine bestimmte Masse, eine bestimmte Geschwindigkeit und eine bestimmte Bewegungsrichtung.		Irgendwie erinnert uns das an das Atommodell der 7. Klasse. Aber dieses einfache Atommodell reicht völlig aus, um die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur und von der Konzentration zu erkären.
		Geschwindigkeit der Teilchen Damit es zu einer chemischen Reaktion zwischen zwei Teilchen kommt, müssen diese zusammenstoßen. Aber nicht bei jedem Zusammenprall kommt es zur Reaktion. Manche Zusammenstöße sind nicht energiereich genug. Ein wichtiger Faktor, von dem die Energie eines Zusammenpralls abhängt, ist die Geschwindigkeit der Teilchen. Stoßen zwei Teilchen mit hoher Geschwindigkeit zusammen, so ist dieser Stoß sehr energiereich. Vielleicht energiereich genug, um zu einer chemischen Reaktion zu führen. Stoßen die beiden Teilchen dagegen mit geringen Geschwindigkeiten zusammen, so passiert nicht viel. Die Teilchen prallen ab, erhalten eine neue Bewegungsrichtung, und das war's dann auch schon. Der Stoß war nicht energiereich genug für eine Reaktion. Die Geschwindigkeit der Teilchen ist also der entscheidende Faktor. Und damit auch die Temperatur, denn die Temperatur wirkt sich direkt auf die Geschwindigkeit der kleinsten Teilchen aus.
Animation		Genauso wichtig ist aber auch der Winkel, in dem die beiden Teilchen zusammenprallen. Ein frontaler Zusammenstoß kann bei relativ langsamen Teilchen dazu führen, dass keine Reaktion stattfindet. Umgekehrt kann es bei einem nicht-optimalen Winkel dennoch zu einer Reaktion kommen, wenn die Teilchen sehr schnell sind. Ideal ist es natürlich, wenn zwei schnelle Teilchen frontal aufeinanderprallen.		Diese kleine Animation habe ich mit dem Programm "Visual Gif Animator" der Firma Matchware auf einem noname-Windows-Rechner erstellt. Wer möchte, kann sich den Film aber auch als AVI-Datei herunterladen (ca. 400 kB). Wer mir ein gutes Mac-Programm zum Erstellen von Quicktime- und AVI-Filmen für unter 100 DM empfehlen kann, sollte mir unbedingt mal eine e-Mail schicken.
		Nächstes Kapitel: Der Einfluss der Temperatur