Unter einer chemischen Reaktion stellen sich die meisten Leute eine heftige Explosion oder eine spektakuläre Reaktion wie zum Beispiel die Umsetzung von Zink mit Schwefel zu Zinksulfid vor. In der Tat gibt es viele chemische Reaktionen, die recht schnell und dabei auch recht heftig ablaufen. Es gibt aber auch viele chemische Reaktionen, die sehr lange Zeit brauchen, man denke etwa an das Rosten eines Eisenträgers, an das Backen eines Brotes (auch das ist eine chemische Reaktion), an die Reaktion von saurem Regen mit Kalkstein und so weiter.
Kommen wir daher zu unserer ersten Erkenntnis:
| Geschwindigkeit chemischer Reaktionen:
Chemische Reaktionen laufen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ab. Es gibt sehr schnelle Reaktionen, die innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde ablaufen, während andere Reaktionen Jahre oder Jahrzehnte benötigen. |
Welche der beiden abgebildeten Reaktionen läuft schneller ab, die linke oder die rechte?
Viele Leute würden jetzt spontan sagen, dass die rechte Reaktion schneller verläuft als die linke. Das ist aber keineswegs der Fall, beide Reaktionen laufen mit exakt der gleichen Geschwindigkeit ab. Zwar liefert die rechte Reaktion mehr Reaktionsenergie (eigentlich: Reaktionsenthalpie) als die linke, aber auf die Geschwindigkeit hat die Reaktionsenergie keinen Einfluss.
Wir merken uns also:
| Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionsenergie:
Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion hängt nicht von der Reaktionsenergie bzw. Reaktionsenthalpie ab. |
Das Rosten von Eisen ist eine exotherme Reaktion, die sehr langsam abläuft. Umgekehrt gibt es endotherme Reaktionen, die relativ schnell verlaufen, zum Beispiel die Umwandlung von wasserhaltigem Kupfersulfat in wasserfreies weißes Kupfersulfat durch Erhitzen mit dem Bunsenbrenner.
Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt nicht von der Reaktionsenergie ab!
Und wieder die gleiche Frage: Welche Reaktion wird schneller verlaufen, die linke oder die rechte? Links könnte zum Beispiel das Energiediagramm für die Neutralisation von Salzsäure mit Natronlauge abgebildet sein, rechts die Explosion von Nitroglycerin.
Die richtige Antwort auf die Frage: Die linke Reaktion (also die Neutralisation) verläuft schneller. Die Reaktion von Nitroglycerin mit Luftsauerstoff ist zwar sehr exotherm, und wenn die Reaktion erst einmal gestartet ist, verläuft sie auch extrem schnell. Aber die Reaktion startet eben nicht so schnell, Nitroglycerin reagiert mit dem Luftsauerstoff erst dann, wenn die notwendige Aktivierungsenergie zugeführt wurde, zum Beispiel durch Erhitzen oder starkes Schütteln.
Wir merken uns also:
| Reaktionsgeschwindigkeit und Aktivierungsenergie:
Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion hängt von der Aktivierungsenergie ab. Je niedriger die Aktivierungsenergie, desto schneller verläuft die Reaktion. |
Auch eine endotherme Reaktion kann schnell verlaufen, wenn die Aktivierungsenergie niedrig ist. Eine stark exotherme Reaktion kann langsam verlaufen, wenn die Aktivierungsenergie hoch ist.
Nachdem wir diesen wichtigen Zusammenhang hergestellt haben, stellt sich die Frage, von welchen Faktoren denn die Reaktionsgeschwindigkeit genau abhängt, und vor allem, wie man die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion möglichst genau messen kann.
Nächstes Kapitel:
Von welchen Faktoren hängt die Reaktionsgeschwindigkeit ab?
