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Kollisionstheorie 09:02 min

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Transkript Kollisionstheorie

Herzlich willkommen zum Thema Kollisionstheorie. Das Ganze wird auch Stoßtheorie genannt und hier geht es im Wesentlichen darum, wie man sich den Ablauf einer chemischen Reaktion überhaupt vorstellen kann. Gut, wie der Name schon sagt, sind da Stöße vorhanden, das heißt, da müssen irgendwie Atome oder Moleküle miteinander zusammenstoßen, um letztendlich zu reagieren. Wir wollen uns das Ganze mal am Beispiel eines Autounfalls, oder von Autounfällen, vorstellen und wir gehen einfach mal davon aus, dass das Ziel ein Totalschaden ist. Also, wenn ein Totalschaden eintritt, dann betrachten wird das als vollständig abgelaufene chemische Reaktion. Unser Ziel ist sozusagen erreicht. Gut, wenn nun 2 Autos aufeinanderstoßen, dann gibt es die Möglichkeit, dass diese Kollision wirklich im Totalschaden endet und dann ist das nicht schön, aber dann betrachten wir das im Grunde als effektiv. Also: Die Kollision war effektiv, die Reaktion konnte ablaufen. Dann gibt es natürlich noch die Möglichkeit, dass die Autos meinetwegen im falschen Winkel aufeinandergeprallt sind, dass nur ein Spiegel abgefahren wurde oder so was in der Richtung oder auch, dass die Geschwindigkeit der Autos ganz einfach nicht hoch genug war, um letztendlich einen Totalschaden zu erhalten und dann ist die Kollision nicht effektiv. Wenn wir den Bogen wieder zurück zur chemischen Reaktion bekommen wollen, dann können wir sagen, dass auch das von der Geschwindigkeit abhängt, da aber natürlich von der Geschwindigkeit der Teilchen - und die Geschwindigkeit der Teilchen, die ist abhängig von der Temperatur, denn je höher die Temperatur, desto höher die kinetische Energie der Teilchen, also desto größer die Geschwindigkeit. Das Ganze findet auch Ausdruck in der sogenannten RGT-Regel. RG bedeutet einfach nur Reaktionsgeschwindigkeit und T ist die Temperatur und hier ist im Grunde bloß die Aussage enthalten, dass mit steigender Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit zunimmt. Also je höher die Temperatur, desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit. Gut, weiterhin gibt es natürlich noch die Abhängigkeit mit der Anzahl der Zusammenstöße. Also je öfter Autos aufeinanderprallen werden, desto höher ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass es irgendwann mal sozusagen zum Totalschaden kommen wird. Und wir übertragen das wieder auf unsere Atome oder Moleküle. Je häufiger irgendwelche Teilchen aufeinanderprallen, desto höher ist auch da wieder die Wahrscheinlichkeit, dass die Kollision letztendlich effektiv ist, also, dass sie abläuft. Gut, wir wollen uns mal eine exotherme Reaktion anschauen und betrachten dabei dieses Energiediagramm hier. Hier ist im Grunde die Enthalpie gegen die Reaktionskoordinate aufgetragen. Die Reaktionskoordinate, die spiegelt im Grunde einfach nur den zeitlichen Ablauf einer Reaktion wieder. Soll also bedeuten: Hier im Koordinatenursprung ist die Reaktion am Anfang und je weiter das nach rechts dann fortläuft, desto weiter ist auch die Reaktion fortgelaufen bzw. die Zeit ganz einfach. Gut, wir betrachten mal eine symbolische Reaktion, also nur schematisch. Wir haben einen Stoff A2 und einen Stoff B2 und wir möchten gern, dass daraus der Stoff AB entsteht, um die Gleichung komplett zu machen, natürlich 2AB. Gut, wir haben hier unsere Ausgangsstoffe A2 und B2, ich schreibe mal eine 1 hin. Die haben ein gewisses Energieniveau, wenn man so will. Und das liegt eben hier an dieser Stelle, am Ausgangspunkt sozusagen. Gut, nun ist es natürlich notwendig, wir sehen hier A2 und B2, dass in diesem Fall diese Bindungen, die hier im Molekül existieren, irgendwie gelöst werden. Also A2 heißt A verbunden mit noch mal A und B2 heißt B verbunden mit noch mal B, ganz lapidar ausgedrückt. Nun ist es notwendig, dass diese Bindungen erst einmal gelockert bzw. gelöst werden müssen, damit letztendlich wieder neue Bindungen geknüpft werden. Also aus A2 muss 2 mal A entstehen und dieses A muss irgendwie bestrebt sein, weitere Bindungen auszubilden und das will ich einfach jetzt mal durch diesen Punkt hier andeuten, soll einfach ein ungepaartes Elektronenprodukt ausdrücken. Gut und bei B natürlich hier genau dasselbe. Da sollen 2 reaktionsfreudige Bs entstehen. Gut, das ist der nächste Zustand, also diese beiden hier, den nennen wir einfach mal 2 und der befindet sich hier oben. Um diese Bindung nämlich hier zu lösen, ist es notwendig, Energie hineinzustecken und diese Energie nennt man Aktivierungsenergie. Also wir gehen einfach mal diesen Weg hier zu diesem Zustand 2 und da muss Energie ins System reingesteckt werden und diese Energie, die entspricht der Energiedifferenz zwischen diesen beiden Zuständen und das ist wie gesagt die Aktivierungsenergie.  Gut, nun sind wir also im Zustand 2. Und wir haben jetzt Stoffe vorliegen, die reaktionsfreudig sind, oder die bereits in einem Zustand sind, der eine weitere Reaktion ermöglicht und unser Ziel ist es ja, den Stoff AB zu erzeugen. Und das ist in diesem Fall einfach mal unser Zustand 3. Also, der befindet sich dann hier. Gut, die Reaktion wird nun weiter fortlaufen, eben, bis dieser Zustand hier erreicht ist. Und, man sieht hier schon, dass die Differenz zwischen diesen beiden Zuständen kleiner ist, als die Differenz zwischen diesem aktivierten Zustand und dem Endzustand. Also, hier wird sozusagen wieder Energie frei, hier musste Energie hineingesteckt werden, hier wird Energie frei eben durch die neue Bindungsbildung und da hier mehr Energie frei wird, bezeichnen wir das Ganze letztendlich als einen exothermen Vorgang. Das liegt ganz einfach daran, dass die Energiedifferenz zwischen Ausgangs- und Endzustand oder die Enthalpiedifferenz negativ ist. Also, wenn wir die Energie oder Enthalpie des Ausgangszustands nehmen, davon die Enthalpie des Endzustands abziehen, dann ist die Enthalpiedifferenz negativ und demzufolge ist die ganze Reaktion exotherm. Es wird also ein energetisch günstigerer Zustand erreicht und dabei wird Wärme abgegeben. Gut, dann wollen wir uns zum Abschluss noch mal anschauen, wie das Ganze ausschaut, wenn ein Katalysator im Spiel ist. Und wir nehmen einfach mal wieder das Autobeispiel und sagen einfach mal: Ein Katalysator ist im Grunde so zu verstehen, dass bei diesen Autounfällen dann irgendwo noch Glatteis im Spiel ist. Also, dass die Straßen rutschig sind und so weiter und so fort, dass es noch einen anderen Weg gibt, wie diese Reaktion ablaufen kann. Wenn Glatteis ist, ist es viel wahrscheinlicher, dass bei gleichem Fahrverhalten sozusagen effektive Kollisionen eintreten. Und das wird im Grunde einfach berücksichtigt, indem hier ein anderer aktivierter Zustand existiert und demzufolge auch ein anderer Weg genommen werden kann. Und sozusagen die Aktivierungsenergie hier abgesenkt werden muss. Das bedeutet im Grunde, wenn Glatteis vorhanden ist, müssen die Autos gar nicht mal mit so großer Geschwindigkeit unterwegs sein, um letztendlich dasselbe Ziel, also den Totalschaden, zu erreichen. Gut, zu guter Letzt möchte ich noch kurz eine weitere Abhängigkeit erwähnen, also die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit, und das ist die Abhängigkeit von der Konzentration. Und da kann man im Grunde auch sagen, dass Konzentration und Reaktionsgeschwindigkeit direkt proportional sind, soll einfach bedeuten, je höher die Konzentration der Ausgangsstoffe, desto wahrscheinlicher ist es auch, dass da irgendwas reagiert und desto höher ist natürlich dann auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Also: Je mehr Autos da unterwegs sind, desto größer ist auch die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Unfällen kommt. Gut, das soll's an dieser Stelle dann auch gewesen sein und ich verabschiede mich. Auf Wiedersehen.        

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2 Kommentare
  1. Default

    Sehr ausführlich mit einem super Beispiel (Autounfälle), vielen Dank!

    Von Britta 4, vor etwa einem Jahr
  2. Default

    zu lang und versteh ich nicht :(

    bitte mach die videos kürzer und erklär besser

    Von Xdlinusdx639, vor mehr als einem Jahr