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Tutorial MenueSubstitution und EliminierungLerneinheit 2 von 6

SN2 - Nucleophile Substitution zweiter Ordnung

Aktivierungsenergie der SN2-Reaktion

Die Existenz einer Aktivierungsenergie erklärt, weshalb die meisten Reaktionen bei erhöhter Temperatur schneller ablaufen.

Hinweis
Für viele Reaktionen die nahe Raumtemperatur ablaufen gilt die Faustregel, dass sich bei einer Erhöhung der Temperatur um 10 °C die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt.

Die kinetische Energie der Moleküle bei einer gegebenen Temperatur ist nicht einheitlich. Die Geschwindigkeit und somit die kinetische Energie der Moleküle ist, wie von Boltzmann beschrieben, über einen weiten Bereich unsymmetrisch verteilt. Ein Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit durch eine Erhöhung der Temperatur resultiert also aus der Tatsache, dass die Anzahl der Zusammenstöße von Reaktanden, die zusammen genug Energie mitbringen um den Energieberg zu überwinden, stark ansteigt.

Abb.1
Verteilungskurve der kintischen Energie

Die Grafik zeigt die Verteilung der Energie der Moleküle bei zwei unterschiedlichen Temperaturen, wobei T1 geringer ist als T2 . Die Anzahl der Zusammenstöße einer größeren Energie als der Aktivierungsenergie - also von Stößen die zu einer Reaktion führen können - ist durch die farbig schattierten Bereiche gekennzeichnet. Wird die Energie des Systems von T1 auf T2 erhöht, so wird der Anteil der erfolgreichen Stöße erheblich gesteigert. Bereits ein relativ kleiner Temperaturanstieg bewirkt eine starke Erhöhung der Zusammenstöße mit genügend Energie für eine Produktbildung. Dieser Zusammenhang wird durch die Arrhenius-Gleichung beschrieben,

k = k0 e -ΔE/RT

dabei ist k0 die absolute Geschwindigkeitskonstante. Sie entspricht der Reaktionsgeschwindigkeit, die resultiert, wenn alle Übergangszustände zum Produkt führen. Aus der Gleichung folgt, dass Reaktionen mit geringerer Aktivierungsenergie schneller ablaufen als solche mit einer höheren Aktivierungsenergie.

Eine weitere Faustregel besagt, dass bei einer Aktivierungsenergie von < 85 kJmol-1 eine Reaktion gut bei Raumtemperatur abläuft. Bei einer Reaktion mit einer höheren Aktivierungsenergie muss also erhitzt werden, um in sinnvoller Zeit zu den Produkten zu kommen.

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