Fünf Faktoren, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen

Die Reaktionsgeschwindigkeit ist ein sehr wichtiger Aspekt in der Chemie, insbesondere wenn Reaktionen industrielle Bedeutung haben. Eine Reaktion, die nützlich erscheint, aber zu langsam abläuft, wird bei der Herstellung eines Produkts nicht hilfreich sein. Die Umwandlung von Diamant in Graphit beispielsweise wird von der Thermodynamik begünstigt, verläuft aber glücklicherweise fast unmerklich. Umgekehrt können zu schnelle Reaktionen manchmal gefährlich werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit wird durch mehrere Faktoren gesteuert, die alle unter kontrollierten Bedingungen variiert werden können.

In fast allen Fällen erhöht die Temperaturerhöhung von Chemikalien die Reaktionsgeschwindigkeit. Diese Reaktion ist auf einen Faktor zurückzuführen, der als "Aktivierungsenergie." Die Aktivierungsenergie für eine Reaktion ist die minimale Energie, die zwei Moleküle benötigen, um mit genügend Kraft zum Reagieren zusammenzustoßen. Mit steigender Temperatur bewegen sich die Moleküle stärker, und mehr von ihnen haben die erforderliche Aktivierungsenergie, was die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht. Als Faustregel gilt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit pro 10 Grad Celsius Temperaturerhöhung verdoppelt.

Wenn sich chemische Reaktanten im gleichen Zustand befinden – zum Beispiel beide in einer Flüssigkeit gelöst – beeinflusst die Konzentration der Reaktanten typischerweise die Reaktionsgeschwindigkeit. Eine Erhöhung der Konzentration eines oder mehrerer Reaktanten wird normalerweise die Reaktionsgeschwindigkeit bis zu einem gewissen Grad erhöhen, da mehr Moleküle pro Zeiteinheit reagieren müssen. Der Grad der Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der jeweiligen "Reihenfolge" der Reaktion ab. Bei Gasphasenreaktionen erhöht die Druckerhöhung oft die Reaktionsgeschwindigkeit auf ähnliche Weise.

Das spezielle Medium, das zur Eindämmung der Reaktion verwendet wird, kann manchmal einen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit haben. Viele Reaktionen finden in einem Lösungsmittel irgendeiner Art statt, und das Lösungsmittel kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen oder verringern, je nachdem, wie die Reaktion abläuft. Sie können Reaktionen beschleunigen, an denen eine geladene Zwischenverbindung beteiligt ist, z. B. durch Verwendung eines hoch polares Lösungsmittel wie Wasser, das diese Spezies stabilisiert und ihre Bildung und anschließende fördert Reaktion.

Katalysatoren arbeiten, um die Geschwindigkeit einer Reaktion zu erhöhen. Ein Katalysator funktioniert, indem er den normalen physikalischen Mechanismus der Reaktion auf einen neuen Prozess umstellt, der weniger Aktivierungsenergie erfordert. Dies bedeutet, dass bei jeder gegebenen Temperatur mehr Moleküle diese niedrigere Aktivierungsenergie besitzen und reagieren. Katalysatoren erreichen dies auf verschiedene Weise, obwohl ein Prozess darin besteht, dass der Katalysator als Oberfläche, wo chemische Spezies absorbiert und in einer günstigen Position für die nachfolgende Reaktion gehalten werden

Bei Reaktionen, an denen ein oder mehrere feste Reaktanten in der Hauptphase beteiligt sind, kann die exponierte Oberfläche dieser festen Phase die Geschwindigkeit beeinflussen. Der normalerweise beobachtete Effekt ist, dass die Geschwindigkeit umso höher ist, je größer die belichtete Oberfläche ist. Dies geschieht, weil eine Massenphase als solche keine Konzentration aufweist und daher nur an der exponierten Oberfläche reagieren kann. Ein Beispiel wäre das Rosten oder die Oxidation einer Eisenstange, die schneller abläuft, wenn mehr Oberfläche der Stange freigelegt wird.