Home > Chemie > Lexikon

Aktivierungsenergie

Die Aktivierungsenergie EA ist die Energie, die bei einer chemischen Reaktion den Ausgangsstoffen zugeführt werden muss, damit es überhaupt zu einer Reaktion kommt. Anschaulich kann man sich das mithilfe eines Energiediagramms vorstellen:

Dieses Bild zeigt das Energiediagramm der Oxidation von Methan. Die Aktivierungsenergie dient zur Spaltung der kovalenten Bindungen zwischen den Atomen des Methans sowie zwischen den beiden Sauerstoff-Atomen. Ein recht hoher Betrag von 2.648 kJ/mol Methan und Sauerstoff ist dafür notwendig. Dieser hohe Energiebetrag kann bei Zimmertemperatur so gut wie nicht aufgebracht werden; kein Methan- oder Sauerstoff-Molekül ist bei 20 ºC so schnell, dass es zu einem "erfolgreichen Zusammenstoß" kommen kann (siehe Stoßtheorie der Reaktionsgeschwindigkeit).

Wenn alle Bindungen aufgebrochen sind, entstehen während der Reaktion neue Bindungen, die stabiler sind als die alten. Aus diesem Grund haben die Endprodukte Wasser und Kohlendioxid eine niedrigere Energie als die Ausgangsstoffe Methan und Sauerstoff. Bei der Reaktion wird diese Energiedifferenz als Reaktionsenergie (bzw. Reaktionsenthalpie; aber den Unterschied versteht nur der Fachmensch) freigesetzt.

Wichtig ist nun folgendes: Die Höhe der Aktivierungsenergie EA hat einen entscheidenden Einfluss darauf, wie schnell eine chemische Reaktion abläuft. Ist die Aktivierungsenergie hoch, so ist die Reaktionsgeschwindigkeit klein. Bei einer niedrigen Aktivierungsenergie dagegen ist die Reaktionsgeschwindigkeit hoch.

Interessanterweise agt die Höhe der Aktivierungsenergie nichts darüber aus, wie "heftig" eine chemische Reaktion verläuft. Die "Heftigkeit" hängt hauptsächlich von der freigesetzten Reaktionsenergie ab. Eine stark exotherme Reaktion verläuft meistens auch sehr spektakulär, ist also mit Feuererscheinungen, Explosionen oder zumindest einem deutlichen Glühen verbunden. Es gibt allerdings auch exotherme Reaktionen, die langsam ablaufen, weil die Aktivierungsenergie sehr hoch ist, und dann wird die Reaktionsenergie langsam freigesetzt, so dass man noch nicht einmal ein Glühen beobachten kann.

Die Aktivierungsenergie EA ist notwendig, um die chemischen Bindungen der Edukte (Ausgangsstoffe) zu spalten. Die Höhe der Aktivierungsenergie entscheidet über die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion: Je höher EA, desto langsamer die Reaktion. Die Reaktionsenergie hängt allerdings nicht von der Aktivierungsenergie ab.