Zerteilungsgrad der Edukte

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In heterogenen Stoffgemischen kann eine Reaktion nur an den jeweiligen Berührungsflächen, den Phasengrenzen, erfolgen. Somit spielt das Verhältnis von Stoffoberfläche und Stoffmenge eine entscheidende Rolle für die Reaktionsgeschwindigkeit: Je feiner eine bestimmte Stoffportion zerteilt ist, desto größer ist ihre Angriffsfläche und desto mehr von dem Stoff gelangt in einem bestimmten Zeitraum zur Reaktion. Bei Feststoffen ist die Zahl der am schwächsten gebundenen Eckteilchen, die am bereitwilligsten reagieren, entscheidend.

Unfälle durch Explosionen brennbarer Staub/Luft-Gemische wie Holz-, Kohle-, Mehl- und Aluminium-Staub sind Beispiele für diesen Zusammenhang.

Die Messung des Zerteilungsgrades ist sehr schwierig, deshalb kann (im Gegensatz zu homogenen Gemischen) keine exakte Aussage über die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit durch diesen Faktor gemacht werden.

Der Effekt des Schüttelns

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  • Die Geschwindigkeit einer heterogenen Reaktion kann durch Rühren oder Schütteln des Reaktionsgemisches erhöht werden, da die Oberfläche durch das Rühren ständig dem angreifenden Agens ausgesetzt ist. Durch das Schütteln wird für eine höchstmögliche Konzentration der Flüssigkeit an der wirksamen Oberfläche gesorgt.

    Aus diesem Grunde werden Oberflächenkatalysatoren gewöhnlich so hergestellt, dass für eine gegebene Katalysatormenge eine möglichst große Oberfläche entsteht. Als Katalysatoren eingesetzte Festkörper sind im Allgemeinen porös und äußerst fein verteilt.

  • Nur wenn sich der Feststoff gut in der flüssigen Phase löst (im Sinne eines Verteilens), wird der Zerteilungsgrad erhöht, wodurch die Oberfläche vergrößert wird. Das wirkt sich beschleunigend auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus.
  • Durch Schütteln werden die Reaktionsprodukte schneller von der Oberfläche des Feststoffes entfernt, wodurch eine Rückreaktion verhindert wird.
     
  • Die Bewegung der Teilchen wird durch das Schütteln – im Verhältnis zu einer Erwärmung der Stoffe – kaum erhöht. Dieser Effekt ist zu vernachlässigen.

 

Druck

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Sind bei einer chemischen Reaktion Gase beteiligt, hat der Druck auch einen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Eine Druckerhöhung bewirkt einen kleineren Raum für die Gasteilchen. Dadurch erhöht sich die Konzentration und somit die Wahrscheinlichkeit der Zusammenstöße.

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