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Tutorial MenueGrundlagen der KinetikLerneinheit 3 von 5

Reaktionsgeschwindigkeitskonstante

Stoßtheorie nach Lewis

Die Stoßtheorie wurde 1918 von Lewis für Gasreaktionen abgeleitet. Sie gilt aber auch relativ gut bei Flüssigkeits- oder Lösungs-Reaktionen. Voraussetzungen für das Stattfinden einer Elementarreaktion sind:

  • ein Stoß der Reaktionspartner und
  • eine kinetische Energie, die ausreicht, um die Aktivierungsbarriere zu überwinden.

Stoßzahl

Für die einfache Reaktion

A + A Produkte

brauchen nur Stöße einer Teilchensorte berücksichtigt zu werden.

Die Stoßzahl beträgt hier:

Z AA = 2 2 d A 2 π n A 2 8 k T π m A

d A bezeichnet den Teilchendurchmesser, m A die Masse eines Teilchens A und n A die Anzahl der Teilchen A.

Befinden sich zwei verschiedene Teilchensorten in dem Volumen, beträgt die Stoßzahl:

Z AB = n A n B d AB 2 π 8 k T π μ

Hierbei ist d AB der mittlere Teilchendurchmesser und μ die reduzierte Masse.

Ermittlung der Stoßzahl

Kinetische Energie

Für einen erfolgreichen Stoß, der zu einer Reaktion führt, muss die kinetische Energie ausreichen:

1 2 m c 2 > E a

Ermittlung der Energie

Zahl der erfolgreichen Stöße

Die Zahl der erfolgreichen Stöße pro Sekunde und m 3 ist damit schließlich:

v Lewis = n A n B π d AB 2 8 k T π μ e E a R T

Sterischer Faktor

Später wurde noch der so genannten sterische Faktor P < eingeführt, der die gegenseitige Orientierung der Stoßpartner berücksichtigt. Diese Orientierung muss beim Stoß richtig sein, damit die erwünschte Reaktion erfolgt.

k = A Lewis e E a R T = σ P e E a R T

P wird auch als Wahrscheinlichkeitsfaktor bezeichnet. σ ist der Stoßquerschnitt.

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