Von welchen Faktoren hängt die Reaktionsgeschwindigkeit ab?

Konzentration der Edukte

In drei Kolben wird 100 mL Salzsäure unterschiedlicher Konzentration gefüllt. Dazu wird jeweils die gleiche Menge an Zinkspänen gegeben.

In allen drei Kolben läuft folgende Reaktion ab:

Die Reaktion läuft mit steigender HCl-Konzentration schneller ab, was man an der Anzahl der aufsteigenden Gasbläschen halbquantitativ verfolgen kann. Alternativ könnte man das Gas mit einem Kolbenprober auffangen und genau messen.

Wir merken uns:

Hier gilt einer meiner Lieblings-Sprüche: "Viel hilft viel!". Eine hohe HCl-Konzentration beschleunigt die Reaktion erheblich. Zumindest gilt diese Aussage für die meisten chemischen Reaktionen; allerdings gibt es Ausnahmen, auf die ich hier aber nicht besonders ausführlich eingehen möchte.

Essigsäure-Magnesium-Beispiel

Eine Ausnahme, die Sie vielleicht aus dem Unterricht der Sekundarstufe 1 kennen, ist die Reaktion von Essigsäure mit Magnesium. Konzentrierte Essigsäure reagiert nur sehr schwach mit dem Metall, während verdünnte Essigsäure wesentlich heftiger reagiert. Der Grund für dieses seltsame Verhalten ist folgender: Das Metall reagiert gar nicht mit der Essigsäure an sich, also mit den CH₃COOH-Molekülen, sondern mit den Oxonium-Ionen in der Lösung, den H₃O⁺-Ionen. Und da konzentrierte Essigsäure so gut wie keine Oxonium-Ionen enthält, verläuft die Reaktion mit Magnesium auch recht langsam. Verdünnt man die Essigsäure allerdings, geben die Essigsäure-Moleküle Protonen an die Wasser-Moleküle ab, und es entstehen jede Menge Oxonium-Ionen. Diese reagieren dann wiederum mit den Magnesium-Atomen.

Zerteilungsgrad der Edukte

Wenn man Sie fragen würde, ob Eisen brennt, würden Sie doch wahrscheinlich mit einem klaren "Nein" antworten. In der Tat, wenn man einen Eisenträger in eine Flamme hält, passiert gar nichts. Man kann auch Töpfe aus Eisen oder Stahl stundenlang über ein Lagerfeuer halten, ohne dass der Topf groß zu Schaden kommt.

Eisenwolle dagegen verbrennt in der Bunsenflamme innerhalb weniger Sekunden, und wenn man Eisenstaub durch ein Glasrohr in die Bunsenflamme bläst, so erfolgt die Reaktion mit dem Luftsauerstoff noch viel schneller.

Ein zweites Beispiel soll das eben Gesagte verdeutlichen. Wenn man etwas Salzsäure auf eine Fensterbank tropft, die aus Marmor besteht, so passiert zunächst gar nichts. Erst nach einiger Zeit stellt man fest, dass sich kleine Bläschen bilden, dass es also zu einer chemischen Reaktion gekommen ist. Nimmt man dagegen kleine Marmorstückchen und übergießt sie in einem Erlenmeyerkolben mit Salzsäure, so kommt die Reaktion schon deutlich schneller in Gang. Pulverisiert man Marmor und gibt dann in einem Kolben Salzsäure dazu, findet sofort eine sehr heftige Gasbildung statt.

Wir merken uns also:

Temperatur

Ein dritter Faktor ist wichtig für die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion, die Temperatur.

Jeder Mensch weiß aus eigener Erfahrung, dass man chemische Reaktionen durch Erhitzen beschleunigen kann, zum Beispiel das Backen von Brot oder das Braten von Würstchen. Wir machen im Alltag ständig Gebrauch von dieser RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel).

Die RGT-Regel ist natürlich nur eine Faustregel, es gibt viele Reaktionen, bei denen man die Temperatur um 20 oder gar 30° erhöhen muss, damit es zu einer Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit kommt, bei anderen Reaktionen reichen vielleicht schon 7 oder 8°C aus.

Was wir aber auf jeden Fall festhalten können, ist Folgendes:

Fassen wir nun unsere Ergebnisse zu einem kleinen Merktext zusammen: