Faktoren, die die chemische Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen

Es ist nützlich, vorhersagen zu können, ob eine Aktion die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der eine chemische Reaktion abläuft. Verschiedene Faktoren können die chemische Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen.

Im Allgemeinen erhöht ein Faktor, der die Anzahl der Kollisionen zwischen Partikeln erhöht, die Reaktionsrate, und ein Faktor, der die Anzahl der Kollisionen zwischen Partikeln verringert, verringert die chemische Reaktionsrate.

Konzentration der Reaktanten

Eine höhere Konzentration an Reaktanten führt zu effektiveren Kollisionen pro Zeiteinheit, was zu einer erhöhten Reaktionsrate führt (mit Ausnahme von Reaktionen nullter Ordnung). In ähnlicher Weise kann eine höhere Konzentration an Produkten mit einer niedrigeren Reaktionsrate verbunden sein.

Verwenden Sie den Partialdruck der Reaktanten in einem gasförmigen Zustand als Maß für ihre Konzentration.

Temperatur

Üblicherweise geht ein Temperaturanstieg mit einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit einher. Die Temperatur ist ein Maß für die kinetische Energie eines Systems. Eine höhere Temperatur impliziert also eine höhere durchschnittliche kinetische Energie von Molekülen und mehr Kollisionen pro Zeiteinheit.

Eine allgemeine Regel für die meisten (nicht alle) chemischen Reaktionen ist, dass sich die Geschwindigkeit, mit der die Reaktion abläuft, bei jedem Temperaturanstieg von 10 Grad Celsius ungefähr verdoppelt. Sobald die Temperatur einen bestimmten Punkt erreicht, können einige der chemischen Spezies verändert werden (z. B. Denaturierung von Proteinen) und die chemische Reaktion verlangsamt sich oder stoppt.

Medium oder Zustand der Materie

Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion hängt von dem Medium ab, in dem die Reaktion stattfindet. Es kann einen Unterschied machen, ob ein Medium wässrig oder organisch ist; polar oder unpolar; oder flüssig, fest oder gasförmig.

Reaktionen, an denen Flüssigkeiten und insbesondere Feststoffe beteiligt sind, hängen von der verfügbaren Oberfläche ab. Bei Feststoffen wirken sich Form und Größe der Reaktanten auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus.

Anwesenheit von Katalysatoren und Wettbewerbern

Katalysatoren (z. B. Enzyme) senken die Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion und erhöhen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion, ohne dabei verbraucht zu werden.

Katalysatoren wirken, indem sie die Häufigkeit von Kollisionen zwischen Reaktanten erhöhen, die Orientierung der Reaktanten so ändern, dass mehr Kollisionen wirksam sind, die intramolekulare Bindung innerhalb der Reaktantenmoleküle verringern oder die Elektronendichte an die Reaktanten abgeben. Die Anwesenheit eines Katalysators hilft einer Reaktion, schneller zum Gleichgewicht zu gelangen.

Abgesehen von Katalysatoren können andere chemische Spezies eine Reaktion beeinflussen. Die Anzahl der Wasserstoffionen (der pH-Wert wässriger Lösungen) kann die Reaktionsgeschwindigkeit verändern. Andere chemische Spezies können um einen Reaktanten konkurrieren oder Orientierung, Bindung, Elektronendichte usw. ändern, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit verringert wird.

Druck

Durch Erhöhen des Reaktionsdrucks wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Reaktanten miteinander interagieren, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird. Wie zu erwarten, ist dieser Faktor für Reaktionen mit Gasen wichtig und für Flüssigkeiten und Feststoffe kein wesentlicher Faktor.

Mischen

Das Mischen von Reaktanten erhöht ihre Fähigkeit zur Wechselwirkung und erhöht somit die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion.

Zusammenfassung der Faktoren

Die folgende Tabelle enthält eine Zusammenfassung der wichtigsten Faktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen. In der Regel gibt es einen maximalen Effekt, nach dem das Ändern eines Faktors keine Wirkung hat oder eine Reaktion verlangsamt. Zum Beispiel kann eine Temperaturerhöhung über einen bestimmten Punkt hinaus die Reaktanten denaturieren oder dazu führen, dass sie eine völlig andere chemische Reaktion eingehen.

Faktor	Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit
Temperatur	steigende Temperatur erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit
Druck	zunehmender Druck erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit
Konzentration	In einer Lösung erhöht eine Erhöhung der Menge der Reaktanten die Reaktionsgeschwindigkeit
Aggregatszustand	Gase reagieren schneller als Flüssigkeiten, die schneller als Feststoffe reagieren
Katalysatoren	Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie und erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit
mischen	das Mischen der Reaktanten verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit