Der Temperatureinfluss und Katalyse

Der Temperatureinfluss spielt eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung chemischer Reaktionen. Die gängigste Methode zur Aktivierung in der Chemie ist die Energiezufuhr durch Temperaturerhöhung.

Highlight: Eine Temperaturerhöhung steigert die Bewegung der Teilchen, erhöht den Energiegehalt der Teilchen und die Zahl der für die Reaktion notwendigen Zusammenstöße der Eduktteilchen.

Ein wichtiges Prinzip in diesem Zusammenhang ist die Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel (RGT-Regel). Diese besagt, dass bei einer Erhöhung der Temperatur um 10°C die Reaktionsgeschwindigkeit sich verdoppelt oder verdreifacht.

Vocabulary: Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) beschreibt den Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Reaktionsgeschwindigkeit.

Eine weitere Möglichkeit zur Aktivierung besteht in der Zugabe eines Katalysators. Katalysatoren sind Stoffe, die durch einen veränderten Reaktionsweg die Aktivierungsenergie senken.

Definition: Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.

Die Wirkung eines Katalysators hat zur Folge, dass bei gleichbleibender Temperatur mehr Eduktteilchen die notwendige Mindestenergie erreichen, wodurch die Reaktion beschleunigt wird. Wichtig zu beachten ist, dass der Katalysator selbst bei der Reaktion nicht verbraucht wird. Er ändert nur die Aktivierungsenergie, nicht die Gesamtreaktion.

Beispiel: Ein Beispiel für den Einfluss Konzentration auf Reaktionsgeschwindigkeit ist die Verwendung von Katalysatoren in Autokatalysatoren, die schädliche Abgase in weniger schädliche Substanzen umwandeln.

Die Reaktionsenergie und verschiedene Enthalpiearten

Die Reaktionsenergie ist die Energie, die freigesetzt oder benötigt wird, wenn zwischen den Molekülen zweier Stoffe neue chemische Bindungen gebildet werden. Sie wird durch die Formel ΔRH°m = ΣΔH°m (Produkte) - ΣΔH°m (Edukte) berechnet.

Definition: Die Reaktionsenergie ist die Energiedifferenz zwischen den Produkten und Edukten einer chemischen Reaktion.

Neben der Reaktionsenergie gibt es weitere wichtige Enthalpiearten:

1. Die Verdampfungsenthalpie (ΔVH) ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Mol Substanz vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu überführen. Sie ist immer positiv.

2. Die Kondensationsenthalpie (ΔKH) ist die Energie, die frei wird, wenn ein Mol Substanz vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht. Sie ist immer negativ.

3. Die Sublimationsenthalpie beschreibt den Übergang eines Feststoffs in die Gasphase unter Umgehung der flüssigen Schmelzphase.

4. Die Gitterenthalpie bezieht sich auf das thermische Schmelzen von Feststoffstrukturen, umfasst jedoch nur die Überführung in die Gasphase.

Vocabulary: Die Sublimationsenthalpie ist die Energie, die benötigt wird, um einen Feststoff direkt in den gasförmigen Zustand zu überführen, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen.

Die Bindungsenergie gibt die Stabilität der Atombindung an. Sie ist definiert als die Energie, die benötigt wird, um ein zweiatomiges Molekül unter Standardbedingungen (25°C) von einem Mol des gasförmigen Stoffes in Atome zu spalten.

Highlight: Um eine Bindung zu lösen, muss immer Energie zugeführt werden. Bei der Bildung einer Bindung wird immer Energie freigesetzt.

Schließlich ist die innere Energie ein wichtiges Konzept. Sie repräsentiert die gesamte für chemische Reaktionen zur Verfügung stehende Energie eines Systems.

Example: Die molare Standardbildungsenthalpie Wasser beträgt -285,8 kJ/mol. Dies zeigt, dass die Bildung von Wasser aus seinen Elementen eine exotherme Reaktion ist.