Stoßtheorie

Die Stoßtheorie (auch Kollisionstheorie) sagt, dass es zu einer chemischen Reaktion kommt, wenn zwei Teilchen zusammenstoßen mit:

• der richtigen Geschwindigkeit/ Energie

und

• dem richtigen Winkel.

Theorie

Die Stoßtheorie ist ein Modell auf der Teilchenebene. Die Teilchen bewegen sich mit unterschiedlichen Richtungen und Geschwindigkeiten durch den Raum. Dabei können Teilchen zusammenstoßen.

Es gibt die Unterteilung in erfolgreiche oder erfolglose Zusammenstöße. Nur bei einem erfolgreichen Zusammenstoß kann es zu einer chemischen Reaktion kommen. Wichtig sind hier zwei Bedingungen:

• die Geschwindigkeit
• der Winkel des Zusammenstoßes.

Geschwindigkeit

Die Teilchen bewegen sich unterschiedliche schnell durch den Raum. Sie besitzen eine bestimmte kinetische Energie.

Für einen erfolgreichen Zusammenstoß brauchen die Teilchen eine Mindestenergie. Diese Mindestenergie wird auch als Aktivierungsenergie bezeichnet.

Winkel

Für einen erfolgreichen Zusammenstoß müssen die Teilchen außerdem mit dem richtigen Winkel bzw. der richtigen Ausrichtung zusammenstoßen. Nur wenn genau die Atome, zwischen denen eine neue Bindung entsteht, zusammenstoßen, kommt es zur chemischen Reaktion.

Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist unter anderem abhängig von der Konzentration, dem Druck, der Temperatur oder der Oberfläche.

Konzentration

Wenn du die Konzentration von einem Stoff erhöhst, dann gibt es von diesem Stoff mehr Teilchen. Und wenn es mehr Teilchen gibt, dann wird die Wahrscheinlichkeit für erfolgreiche Zusammenstöße größer.

Das ist, wie in der Fußgängerzone. Bei wenigen Menschen kannst du diesen noch aus dem Weg gehen. Wenn es aber richtig voll ist, dann kann es schneller zum Zusammenstoß kommen.

In der Chemie heißt das, dass die Anzahl von chemischen Reaktionen zunimmt und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit größer wird.

Druck

Bei einer Erhöhung des Drucks wird der Raum verkleinert, in dem sich die Gasteilchen befinden. Dadurch wird die Konzentration der Gasteilchen größer. Sie stoßen öfter zusammen und die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt zu.

Temperatur

Um erfolgreich zusammenzustoßen, müssen die Teilchen eine Mindestenergie besitzen. Wenn die Temperatur erhöht wird, erhöht sich der Anteil an Teilchen mit dieser Mindestenergie. Dadurch nehmen die erfolgreichen Zusammenstöße und damit die Reaktionsgeschwindigkeit zu.

TODO Die Geschwindigkeitsverteilung (Maxwell-Boltzmann-Verteilung) von Gasteilchen bei verschiedenen Temperaturen siehst du in dieser Abbildung:

Bei -73 °C haben keine Teilchen die Mindestenergie. Bei 327 °C sind es dagegen viel mehr.

RGT-Regel

Den Einfluss der Temperatur kannst du dir mit der Reaktionsgeschwindigkeits/Temperatur-Regel (RGT-Regel) merken. Diese Regel sagt:

Erhöht sich die Temperatur um 10 °C, dann erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das Zwei- bis Dreifache.

Oberfläche

Wenn du zwei Stoffe in verschiedenen Phasen hast (z.B. fest und gasförmig), dann können die Stoffe nur an der Grenzfläche zusammenstoßen. Diese Grenzfläche kannst du vergrößern, indem du die Oberfläche erhöhst.

Beispiele

Temperatur verringern

Lebensmittel halten sich im Kühlschrank viel länger. Das liegt daran, dass Lebensmittel durch chemische Reaktionen schlecht werden. Weil die Temperatur im Kühlschrank klein ist, haben weniger Teilchen die Mindestenergie für einen erfolgreichen Zusammenstoß. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist also langsamer.

Oberfläche vergrößern

Du kannst Magnesiumpulver anstatt eines Magnesiumbleches mit Sauerstoff reagieren lassen. Das Pulver hat eine größere Oberfläche, dadurch können mehr Teilchen mit den Sauerstoffmolekülen zusammenstoßen und die Reaktion läuft schneller ab.