In einem Gas ist immer viel los...
|
In einer Flüssigkeit wie z.B. Wasser befinden sich die Moleküle in ständiger Bewegung. Nun ist es aber nicht etwa so, dass sich alle Teilchen mit exakt der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Manche Teilchen sind schnell, manche langsam, und die meisten bewegen sich mit einer mittleren Geschwindigkeit, wie die Flash-Animation zeigt.
|
Auf der X-Achse sehen wir die Geschwindigkeit der Teilchen, links langsam, rechts rasant.
Auf der Y-Achse sehen wir die Zahl der Teilchen, die sich gerade mit dieser Geschwindigkeit bewegen.
Ergebnis:
Die meisten Teilchen bewegen sich mit einer mittleren Geschwindigkeit, viele Teilchen sind etwas langsamer oder etwas schneller, und nur ganz wenige Teilchen sind sehr langsam oder sehr schnell.
Kommen wir nun aus der Physik zurück zur Chemie. Betrachten wir eine chemische Reaktion, bei der zwei Teilchen A, B aufeinander prallen müssen, damit es "Klick" macht und ein Molekül C eines neuen Stoffes entsteht.
Wenn die beiden Teilchen A, B nur sehr langsam aufeinanderprallen, passiert gar nichts. Erst wenn sie mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit zusammentreffen, kommt es zur eigentlichen chemischen Reaktion und es entsteht ein C-Molekül.
Die Abbildung der Geschwindigkeitsverteilung zeigt nun, dass nur ein kleiner Anteil der Moleküle diese Mindestgeschwindigkeit besitzt: der gelb unterlegte Teil. Der Großteil der Moleküle ist zu langsam für eine chemische Reaktion.
Erhitzen
|
Was kann man nun machen, um die Reaktion zu beschleunigen? Die einfachste Methode ist die, die Ausgangsstoffe zu erhitzen. Dann werden nämlich die Moleküle oder Atome schneller, und der Anteil der Teilchen mit der erforderlichen Mindestgeschwindigkeit steigt rapide an:
|
Jetzt können wir uns den Begriff der Aktivierungsenergie auch plastisch vorstellen: das ist nämlich die Energie, die die zusammenstoßenden Teilchen erreichen müssen, damit es zu einer Reaktion kommt. Der gelb unterlegte Bereich in der Kurve steht für die Teilchen, die diese Aktivierungsenergie überwinden.
Katalyse
|
Katalysatoren wirken nun auf eine andere Weise: sie erniedrigen die Aktivierungsenergie. Die Flash-Animation links zeigt, welchen Effekt das hat. Wie man leicht sehen kann, erhöht sich durch die Absenkung der Aktivierungsenergie der Anteil der Teilchen, die die Mindestgeschwindigkeit für einen "erfolgreichen" Zusammenstoß haben.
|
