Definition

Viele - nicht alle - chemische Reaktionen nehmen an Geschwindigkeit zu, das heißt es wird pro Zeit mehr Stoff umgesetzt, wenn die Temperatur steigt. Das zugrunde liegende Gedankenmodell geht auf der Ebene von Molekülen und Atomen davon aus, dass eine Reaktion eine Mindestmenge an Aktivierungsenergie benötigt. Erwärmt man einen Stoff, gibt man den Teilchen dieses Stoffes mehr kinetische Energie. Diese kinetische Energie wiederum kann dann zur Bereitstellung der Aktivierungsenergie beitragen. Das Gesetz wurde erstmal im Jahr 1889 formuliert.^[1]

Rechnerisch

Die Arrhenius-Gleichung beschreibt chemische^[1] und auch physikalische Prozesse, bei denen eine Aktivierungsenergie aufgebracht werden muss.

Formel

k = A·e^(-Eₐ/(R·T))

Legende

k = die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante

A = Arrhenius-Faktor, Maß für die Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Zusammenstöße

Eₐ = in Joule pro Mol, die Aktivierungsenergie

R = 8,314 J/(mol·K), die universelle Gaskonstante ↗

T = in Kelvin, die Temperatur ↗

e = die eulersche Zahl ↗

Die RGT-Regel

Die RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel, auch van-’t-Hoff’sche Regel) gilt für viele Vorgänge in der Chemie, Biochemie und Ökologie: erhöht man die Temperatur um 10 K (oder auch 10 °C), dann wird die Reaktion doppelt bis viermal so schnell ablaufen.

MERKSATZ:

10 °C mehr Temperatur, doppelte bis vierfache Geschwindigkeit der Reaktion

Die RGT-Regel wird auch nach dem niederländischen Chemiker Jacobus Henricus van ’t Hoff benannt, der bereits früh in den 1880er Jahren den Einfluss der Temperatur auf Reaktionen, vor allem in Lösungen, untersucht hat.^[3] Auf diesen Grundlagen erstellte 1889^[1] Svante Arrhenius seine Gleichung ausgebaut.

Fußnoten

[1] Svante Arrhenius: Über die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Inversion von Rohrzucker durch Säuren, Z. Physik. Chem., Volume 4, pp.226, 1889.

[2] Ein eindrucksvolles Beispiel ist die Auflösung von Kalk, etwa aus Muschelschalen, in Essigessenz: bei kalter Essigessenz sieht man, dass eine in die Essenz geworfene Muschelschale feine Gasbläschen abgibt. Man kann sie mit dem bloßen Auge sehen, es wirkt aber nicht sonderlich dramatisch. Hat man die Essigessenz vorher auf zum Beispiel 90 °C erhitzt, läuft die Reaktion mit wildem Schäumen sehr heftig ab. Siehe dazu Schalenauflösung (Versuch) ↗

[3] Der Einfluss der Temperatur wurde schon in den 1880er Jahren intensiv untersucht, zum Beispiel in: Van 't Hoff: Études de dynamique chimique. 1884. W. Engelmann. Online: https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k9812616k