Grundlagen der Stoßtheorie und chemischer Reaktionen

Stoßtheorie

Um eine chemische Reaktion zu ermöglichen, müssen die Moleküle der Reaktanten miteinander kollidieren. Jeder Faktor, der die Häufigkeit von Kollisionen erhöht, führt dazu, dass die Reaktionsgeschwindigkeit ansteigt.

Formel:
Reaktionsgeschwindigkeit = (Anzahl der Kollisionen × Zeit) / Moleküle der Reagenzien.

Wirksamer Stoß

Ein Stoß ist nur dann wirksam, wenn die Teilchen eine entsprechende Ausrichtung haben und über ausreichend Energie verfügen.

Aktivierungsenergie

Der Zwischenzustand des Systems, dessen Energie dem Maximum entspricht, wird als Übergangszustand oder aktivierter Komplex bezeichnet. Die Energie, die benötigt wird, um den Übergang vom reaktiven Zustand zu erreichen, ist die Aktivierungsenergie (E_A).

Die Reaktanden müssen das Hindernis der Aktivierungsenergie überwinden, um zu Produkten zu werden, selbst wenn die Reaktion exotherm ist.

Einflussfaktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit, mit der die Reaktionspartner insgesamt umgewandelt werden, hängt von folgenden Faktoren ab:

• Die Natur der Reaktionspartner.
• Konzentration der Lösung: Höhere Konzentration führt zu höherer Geschwindigkeit.
• Kontaktfläche zwischen den Reaktanden: Größere Oberfläche führt zu höherer Reaktionsgeschwindigkeit.
• Temperatur des Systems (T^ra): Höhere Temperatur führt zu höherer Geschwindigkeit.
• Gegenwart von Katalysatoren: Sie verändern die Geschwindigkeit, nehmen aber selbst nicht an der Reaktion teil.

Arten von chemischen Reaktionen

1. Synthese: H₂ + O₂ ⇒ H₂O
   Zersetzung: (Umkehrung der Synthese)
2. Ersatz oder Verdrängung: Zn + 2HCl ⇒ ZnCl₂ + H₂
   Doppelersetzung: Ca(OH)₂ + 2HCl ⇒ CaCl₂ + 2H₂O
3. Neutralisation: Eine Reaktion, in der eine Säure mit einer Base zu Wasser und Salz reagiert.

Eigenschaften von Säuren

• Elektrisch leitfähig.
• Saurer Geschmack.
• Änderung der Farbe von Indikatoren: Lackmus wird rot und Phenolphthalein wird farblos.
• Reaktion mit einigen Metallen.
• Zersetzung von Carbonaten unter Entwicklung von CO₂.
• Reaktion mit Basen unter Bildung von Salzen.

Eigenschaften von Basen

• Leiter der Elektrizität.
• Sie fühlen sich ölig an und schmecken bitter.
• Änderung der Farbe von Indikatoren: Lackmus wird blau gefärbt und Phenolphthalein wird rot.
• Metalloxide, Hydroxide und Carbonate verhalten sich in wässriger Lösung als Basen.
• Sie reagieren mit Säuren zu Salzen.

Theorie von Arrhenius

Säure: Ein Stoff, der Wasserstoffatome besitzt, die in wässriger Lösung dissoziieren können, sodass H⁺-Ionen entstehen.

• Starke Säuren: H₂SO₄, HNO₃, HClO₃
• Schwache Säuren: H₂S, CH₃COOH

Säuren können vollständig dissoziieren (stark) oder nur teilweise (schwach).

Base: Ein Stoff, der eine OH-Gruppe enthält und in wässriger Lösung unter Abgabe von OH^--Ionen dissoziiert.

• Starke Basen: NaOH, KOH, Ca(OH)₂
• Schwache Basen: Fe(OH)₃

Theorie von Brönsted und Lowry

Säure: Jeder Stoff, der ein Proton abgibt.
Base: Jeder Stoff, der ein Proton aufnimmt.