Kollisionstheorie und der aktivierte Komplex

Die Kollisionstheorie

Eine chemische Reaktion tritt als Folge von zwei oder mehr Kollisionen aller Reaktanten auf. Nicht jede Kollision führt zu einer Reaktion; wäre dies der Fall, wären fast alle Reaktionen augenblicklich. Damit die Kollision zwischen den Teilchen der Reaktionspartner eine Reaktion garantiert, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

• Die Moleküle der Reaktionspartner müssen nach der Kollision über genügend Energie verfügen, um den Bruch der Bindungen der Reaktanten zu verursachen. Wenn die Kollision nicht leistungsstark genug ist, prallen die Partikel ab, ohne zu reagieren.
• Die Teilchen der Reaktionspartner müssen mit der richtigen Orientierung kollidieren.
• Es müssen Kollisionen mit den Molekülen der Reaktionspartner in den richtigen Proportionen stattfinden.

Eine Kollision, die diese Bedingungen erfüllt, ist eine wirksame Kollision und führt zur Reaktion.

Theorie des Übergangszustands

Die Theorie des Übergangszustands oder die Theorie des aktivierten Komplexes besagt, dass die Moleküle der Reagenzien, wenn sie effektiv kollidieren, momentan vereint bleiben und eine Zwischenverbindung bilden, die als aktivierter Komplex oder Übergangszustand bezeichnet wird. Dies ist ein Zustand von hoher Energie und sehr instabil. Er zersetzt sich unmittelbar in Produkte oder regeneriert die Reaktanten. Im Übergangszustand beginnt das Aufbrechen der Bindungen der Reaktanten und das Knüpfen der Verbindungen zu den Produkten. Die Aktivierungsenergie ist die Energie, welche die Moleküle der Reaktionspartner aufnehmen müssen, um den aktivierten Komplex zu bilden.

Grad der Teilung (heterogene Systeme)

Eine Erhöhung des Grades der Teilung der Partikel erhöht die Kontaktfläche, weshalb eine größere Wahrscheinlichkeit für wirksame Kollisionen besteht und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird.

Arten von Katalysatoren

• Positive Katalysatoren: Sie verringern den Wert der Aktivierungsenergie, wodurch eine größere Anzahl von Kollisionen wirksam ist, weshalb sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht.
• Negative Katalysatoren: Sie erhöhen den Wert der Aktivierungsenergie und verringern die Anzahl wirksamer Kollisionen, weshalb sich die Reaktionsgeschwindigkeit reduziert.

Katalysatoren sind Substanzen, welche die Aktivierungsenergie verändern und damit die Geschwindigkeit beeinflussen. Ihre wesentlichen Merkmale sind:

• Erhöhung oder Verminderung der Geschwindigkeit einer Reaktion.
• Sie unterliegen keiner permanenten Änderung, sodass sie am Ende des Prozesses unverändert zurückgewonnen werden können.