Was ist die Kollisionstheorie?
In der Chemie liefert die Kollisionstheorie eine Erklärung dafür, warum bestimmte chemische Reaktionen stattfinden und warum die Raten dieser Reaktionen in Abhängigkeit davon, welche Reaktion stattfindet, unterschiedlich sind. In den Jahren 1916 und 1918 entwickelten Max Trautz und William Lewis die Kollisionstheorie, um chemische Reaktionen zu erklären. Sie fanden heraus, dass für eine chemische Reaktion die Moleküle kollidieren mussten und auch genug Energie vorhanden sein musste, damit die Reaktion ablaufen konnte.
Während einer chemischen Reaktion interagieren Substratmoleküle, um neue Produkte zu bilden. Während es viele verschiedene Arten von chemischen Reaktionen gibt, müssen die Substratmoleküle miteinander in Kontakt kommen, wenn eine Reaktion stattfinden soll. Die Kollisionstheorie besagt, dass, wenn die Substratmoleküle kollidieren, eine chemische Reaktion stattfinden könnte, obwohl die Kollision allein keine Garantie für eine nachfolgende Reaktion ist.
Moleküle kollidieren die ganze Zeit miteinander, aber chemische Reaktionen treten nicht immer auf. Die Kollisionstheorie besagt, dass es bestimmte Faktoren gibt, die bestimmen, ob eine chemische Reaktion stattfindet oder nicht. Die beiden Hauptfaktoren, die von dieser Theorie berücksichtigt werden, sind die Orientierung der Moleküle bei ihrer Kollision und die daraus resultierende Energiemenge.
Wenn zwei Moleküle aneinander stoßen, ist die Ausrichtung jedes Moleküls wichtig. Alle Moleküle haben eine bestimmte Form, und wie sie kollidieren, beeinflusst, ob sie reagieren oder nicht. Wenn die Moleküle nicht richtig ausgerichtet sind, können sie sich gegenseitig abprallen. Wenn andererseits die Moleküle so ausgerichtet sind, dass die aktiven Bereiche aneinandergereiht sind, kann eine chemische Reaktion stattfinden, solange die zweite Anforderung der Kollisionstheorie erfüllt ist.
Die Kollisionstheorie besagt, dass Moleküle nicht nur auf bestimmte Weise kollidieren, sondern auch eine bestimmte Energiemenge benötigt wird, damit die chemische Reaktion abläuft. Diese Energie wird als Aktivierungsenergie bezeichnet, und für verschiedene Reaktionen sind unterschiedliche Energiemengen erforderlich. Wenn die durch die Kollision erzeugte Energie geringer ist als die erforderliche Aktivierungsenergie, findet keine chemische Reaktion statt. Der Grund, warum Aktivierungsenergie erforderlich ist, ist, dass chemische Bindungen innerhalb der Substratmoleküle aufgebrochen werden müssen.
Bestimmte physikalische Faktoren können die Anzahl erfolgreicher Kollisionen erhöhen. Durch Erhöhen der Konzentration oder Anzahl der Substratmoleküle besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass Moleküle mit der richtigen Orientierung kollidieren. Außerdem führt eine Erhöhung der Temperatur der Lösung, die beide Moleküle enthält, zu einer Erhöhung der Energie, mit der die Moleküle kollidieren. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass die Aktivierungsenergieschwelle erreicht oder überschritten wird.