Was ist die Reaktionsgeschwindigkeit?
Die Reaktionsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Reaktanten in einer chemischen Reaktion in Produkte umgewandelt werden. Es ist ein wichtiges Thema in der Chemie, da es viele wichtige Einblicke in die Natur verschiedener Substanzen geben kann. Diese Messung ist auch in Branchen wichtig, in denen einige Chemikalien in großem Maßstab hergestellt werden müssen, da die Reaktionen, aus denen solche Chemikalien hergestellt werden, mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit ablaufen müssen. Einige Reaktionen können fast augenblicklich auftreten, während andere Stunden, Tage oder sogar Jahre dauern können, bis sie abgeschlossen sind. Reaktionsgeschwindigkeiten sind in der Wissenschaft eine Teilmenge des Themas der chemischen Kinetik, das unter dem Titel Physikalische Chemie zusammengefasst ist.
Es gibt viele verschiedene Faktoren, die die Geschwindigkeit einer gegebenen Reaktion beeinflussen können, wobei die Natur der Reaktanten nur einer ist. Die Temperatur ist zum Beispiel wichtig, da höhere Temperaturen normalerweise zu einem schnelleren Fortschreiten der Reaktionen führen, indem mehr Energie für das chemische System bereitgestellt wird. Die Konzentration der Reaktanten ist auch ein wichtiger Bestimmungsfaktor für die Reaktionsgeschwindigkeit. Höhere Konzentrationen von Reaktanten bewirken, dass die Reaktanten häufiger miteinander kollidieren, wodurch die Geschwindigkeit erhöht wird, mit der sie miteinander reagieren.
Einer der wichtigsten Faktoren bei der Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit, insbesondere in biologischen Systemen, ist die Anwesenheit eines Katalysators. Katalysatoren sind Moleküle, die die Geschwindigkeit erhöhen, ohne von der Reaktion verbraucht zu werden. Sie senken dazu die Aktivierungsenergie, die eine Reaktion überwinden muss, um voranzukommen. Eine bestimmte Energiemenge ist erforderlich, bevor eine Reaktion vollständig ablaufen kann, und Katalysatoren verringern diese Energiemenge. Enzyme sind biologische Proteine, die für das meiste Leben unverzichtbar sind, da viele wichtige chemische Reaktionen, die bei Tieren auftreten, ohne sie viel zu langsam ablaufen würden.
Viele mathematische Methoden wurden entwickelt, um die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion vorherzusagen und zu modellieren. Diese Berechnungen basieren im Allgemeinen auf der Konzentration der verschiedenen Reaktanten, dem Vorhandensein und der genauen Natur eines Katalysators und der Temperatur, obwohl auch andere Faktoren berücksichtigt werden können. Einige experimentelle Daten sind im Allgemeinen erforderlich, um eine Gleichung genau zu bestimmen, mit der die Rate an jedem Punkt vorhergesagt werden kann. Im Allgemeinen werden chemische Kinetik, Reaktionsgeschwindigkeit und die damit verbundene Mathematik in der Chemie des Gymnasiums und des Colleges unterrichtet.