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Einflussfaktoren

Warum brennt ein Holzscheit gemütlich, während feiner Holzstaub explodieren kann?

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Drei Stellschrauben

Dieselbe Reaktion kann schneller oder langsamer ablaufen — je nach Bedingungen.

  • Konzentration:höhere Konzentration der Edukte → größere Reaktionsgeschwindigkeit; bei Gasen wirkt ein höherer Druck genauso.
  • Temperatur:höhere Temperatur → größere Reaktionsgeschwindigkeit.
  • RGT-Regel:Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel: \(+10\ \mathrm{K}\) → etwa zwei- bis vierfache Geschwindigkeit.
  • Zerteilungsgrad:Je feiner ein Feststoff zerteilt ist (Stücke → Körner → Pulver), desto größer seine Oberfläche und desto schneller die Reaktion.
  • Katalysator:senkt die Aktivierungsenergie (1.3.2) und beschleunigt, ohne verbraucht zu werden.

Herleitung:

\(v(T + 10\ \mathrm{K}) = 2\cdot v(T)\)
Start
RGT-Regel mit dem kleinsten Faktor 2.
\(v(T + 20\ \mathrm{K}) = 2\cdot 2\cdot v(T) = 2^2\cdot v(T)\)
\(+10\ \mathrm{K}\)
Jede weitere Stufe von 10 K verdoppelt erneut.
\(v(T + \Delta T) = 2^{\,\Delta T/10\ \mathrm{K}}\cdot v(T)\)
Ergebnis
Der Exponent zählt die 10-K-Stufen; bei 30 K also \(2^3 = 8\)-fach.
Merke

RGT-Regel: Eine Temperaturerhöhung um 10 K verdoppelt bis vervierfacht die Reaktionsgeschwindigkeit.

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Versuch: Marmor in Salzsäure

An einer einzigen Reaktion lassen sich alle drei Faktoren prüfen.

  • Reaktion:\(\ce{CaCO3(s) + 2 HCl(aq)}\) \(\ce{-> CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)}\); gemessen wird das Volumen an \(\ce{CO2}\).
  • Variablenkontrolle:immer nur einen Faktor ändern, alle anderen gleich lassen — sonst bleibt unklar, woran es lag.
  • Anfangsgeschwindigkeit:Steigung der V-t-Kurve am Anfang; gut geeignet, um Versuche zu vergleichen.
  • Halbzeit \(t_{1/2}\):Zeit, bis die Hälfte des Gases entstanden ist — je kürzer, desto schneller.
  • Begrenzender Stoff:Hier ist der Marmor zuerst verbraucht: Das Endvolumen bleibt gleich, es wird nur schneller oder langsamer erreicht.

Merke dir mit „Vergleich merken“ eine Kurve und verändere dann genau einen Regler. Das Readout sagt dir, um welchen Faktor die Reaktion schneller wird — und warnt, wenn du mehrere Faktoren gleichzeitig änderst.

Marmor-Versuch mit drei Reglern

Halte fest: Höhere Temperatur, höhere Konzentration und feinere Zerteilung beschleunigen die Reaktion — die Menge an Gas bleibt gleich, sie entsteht nur schneller.

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Allgemeine Hinweise

Schneller heißt nicht mehr

Die Einflussfaktoren ändern, wie schnell das Produkt entsteht — nicht, wie viel am Ende entsteht.

Zehnerschritte zählen

Für die RGT-Regel zuerst die 10-K-Stufen zählen: Von 20 °C auf 50 °C sind es drei Stufen, also mindestens \(2^3 = 8\)-fach.

Nur einen Faktor ändern

Wer Temperatur und Konzentration gleichzeitig erhöht, kann nicht sagen, welcher Faktor wie stark gewirkt hat.

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