Die RGT Regel besagt allgemein, dass die Reaktionsgeschwindigkeit durch eine erhöhte Temperatur um einen gewissen Faktor gesteigert werden kann. Du nennst die RGT Regel deshalb ReaktionsGeschwindigkeit Temperatur Regel.
Als allgemeiner Richtwert gilt: Eine Temperaturerhöhung um 10 °C bzw. 10 K steigert die Reaktionsgeschwindigkeit um einen Faktor 2-4, läuft also zwei- bis viermal so schnell ab. Der Faktor heißt Q10-Wert. Deshalb kannst du die RGT Regel auch als Q10-Regel bezeichnen.
Die RGT Regel ist daher hilfreich, um verschiedene Reaktionen und Prozesse in der Chemie oder Biologie einschätzen zu können.
Inhaltsübersicht
RGT Regel in der Chemie
In der Chemie kannst du die RGT Regel durch die Stoßtheorie oder auch Kollisionstheorie erklären. Sie arbeitet mit einem sogenannten Kollisionsmodell. Dabei gehst du davon aus, dass die Teilchen der Ausgangsstoffe die Form von kleinen Kugeln besitzen. Die Kugeln haben eine individuelle Geschwindigkeit, Masse und Bewegungsrichtung.
Nach der Stoßtheorie muss es für eine Reaktion zwischen zwei Stoffen zu einem Zusammenstoß der Kugeln kommen. Um zu reagieren, muss dabei eine bestimmte Mindestenergie (Aktivierungsenergie) erreicht werden. Deshalb kann es auch passieren, dass einige Teilchen trotz Kollision nicht miteinander reagieren. Wenn keine Reaktion stattfindet, kannst du das als unwirksame oder elastische Kollision bezeichnen. Dagegen findet bei der wirksamen oder unelastischen Kollision eine Reaktion statt.
Wichtige Faktoren für eine ausreichende Energiemenge sind der Stoßwinkel, die Geschwindigkeit der Teilchen oder auch verschiedene Katalysatoren.
Stoßwinkel und Geschwindigkeit
Unter dem Stoßwinkel kannst du den Winkel verstehen, in dem die Teilchen aufeinandertreffen. Dabei ist entscheidend, ob die Teilchen in einem spitzen oder in einem frontalen Winkel aufeinandertreffen. Je spitzer dabei der Winkel, desto weniger Energie befindet sich innerhalb des Zusammenstoßes. Wenn die Teilchen also frontal aufeinanderprallen würden, wäre die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion erhöht.
Je höher die Geschwindigkeit eines Teilchens, desto höher ist auch dessen kinetische Energie . Wenn die kinetische Energie beider Teilchen ausreichend hoch ist, kann es zu einer Reaktion kommen. Ist die Geschwindigkeit der Teilchen jedoch zu niedrig, kommt es zu keiner Reaktion. Die Teilchen verändern dann lediglich ihre Bewegungsrichtung.
Wenn du nun die Temperatur erhöhst, bewegen sich die Teilchen schneller. Das bedeutet, dass innerhalb der Reaktion auch mehr Stoßmöglichkeiten entstehen. Außerdem haben die Teilchen eine höhere kinetische Energie. Das macht es wahrscheinlicher, dass ein Zusammenstoß zu einer Reaktion führt.
Somit steigt durch die schnellere Teilchenbewegung und ihre höhere Energie die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Temperatur.
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RGT Regel in der Biologie
Die RGT-Regel kann grundsätzlich auch im Bereich Biologie angewendet werden. Dabei bezieht sie sich auf den gesamten Stoffwechsel von Lebewesen. Das bedeutet also, dass sich bei einer Temperaturerhöhung von 10 °C die Stoffwechselprozesse um das zwei- bis dreifache erhöhen können. Das gilt aber nur, wenn die Temperatur nicht zu hoch ist.
Auch Enzyme können durch eine Temperaturerhöhung schneller reagieren. Bei einer Erhöhung der Temperatur bewegen sich die Enzyme und die zugehörigen Substrate schneller. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit für ein Zusammentreffen und somit einen Enzym-Substrat-Komplex. Hierbei musst du beachten, dass es nur bis zum Temperaturoptimum der Enzyme gilt. Wird das Temperaturoptimum überschritten, bewegen sich Enzyme und Substrate zu schnell, um reagieren zu können. Da Enzyme außerdem aus Proteinen bestehen, kann es sein, dass sie bei einer zu hohen Temperatur (ca. 45 °C) zerstört werden (= Denaturierung).
Ein anderes Beispiel ist, dass die Photosyntheserate von Pflanzen mit der Temperatur steigt. Je wärmer die Umgebung einer Pflanze, desto schneller kann sie Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff umwandeln. Hierbei solltest du aber auch beachten, dass das nur für einen bestimmten Temperaturbereich gültig ist.
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RGT Regel in der Ökologie
In der Ökologie hat die RGT Regel einen direkten Einfluss auf verschiedenste Lebewesen. Durch sie kannst du beispielsweise die Aktivität von Reptilien erklären.
Reptilien sind sogenannte wechselwarme (poikilotherme) Tiere. Das bedeutet, dass sich die Körpertemperatur sehr schnell der Umgebungstemperatur angleicht.
Bei geringer Temperatur verringert sich somit der Herzschlag der Reptilien und ihre Reaktionen sind relativ träge. Bei einer Erhöhung der Körpertemperatur von Reptilien um 10 °C kann sich ihre Reaktionszeit verdoppeln oder sogar verdreifachen. Das nutzen die meisten Reptilien, indem sie sich an Plätze mit einer erhöhten Sonneneinstrahlung legen.
Ist ihre Körpertemperatur dann gestiegen, können sie deutlich verbessert auf die Jagd nach Insekten und anderen Tieren gehen.
Van’t hoffsche Regel
Die RGT Regel wurde 1884 von dem niederländischen Chemiker Jacobus Henricus van’t Hoff aufgestellt. Daher kannst du sie auch van’t hoffsche Regel nennen.
Außerdem kannst du den Q10-Wert mit einer Formel beschreiben:
k1 und k2 sind die sogenannten Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten. Sie stellen die Proportionalität zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit v und den Konzentrationen der Edukte dar. Du kannst sie also als ein indirektes Maß für die Geschwindigkeit einer Reaktion ansehen. T1 und T2 sind die beiden Temperaturen.
Arrhenius-Gleichung
Du kennst nun die RGT Regel und ihre Bedeutung für die Reaktionsgeschwindigkeit in den einzelnen Naturwissenschaften. Eine weitere Gleichung im Zusammenhang mit der Reaktionsgeschwindigkeit ist die Arrhenius-Gleichung in der Chemie. Wenn du mehr darüber wissen willst, schau dir unbedingt unser Video dazu an!
RGT Regel — häufigste Fragen
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RGT Regel — häufigste Fragen
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Was bedeutet der Q10‑Wert bei der RGT‑Regel?Der Q10‑Wert gibt an, um welchen Faktor sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur um
steigt. Ein Q10 von 2 bedeutet „doppelt so schnell“, ein Q10 von 3 „dreimal so schnell“. Häufig liegt der Wert ungefähr zwischen 2 und 4.
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Wie rechnet man mit der RGT‑Regel?Mit der RGT‑Regel rechnet man, indem man pro Temperaturerhöhung die Reaktionsgeschwindigkeit mit einem Faktor zwischen 2 und 4 multipliziert. Bei
mehr wird dieser Faktor zweimal angewendet. Konkret: Aus „1‑mal so schnell“ wird je nach Reaktion „4‑ bis 16‑mal so schnell“.
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Warum ist eine Reaktion bei 10 °C Temperaturerhöhung manchmal nur doppelt und manchmal viermal so schnell?Eine Reaktion wird bei
manchmal nur doppelt und manchmal viermal so schnell, weil der Q10‑Wert von der jeweiligen Reaktion abhängt. Temperatur sorgt zwar immer für schnellere Teilchenbewegung, aber wie stark dadurch genügend energiereiche und „wirksame“ Zusammenstöße entstehen, ist je nach Stoffen und Aktivierungsenergie unterschiedlich.
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Warum werden Enzymreaktionen bei zu hoher Temperatur wieder langsamer oder hören ganz auf?Enzymreaktionen werden bei zu hoher Temperatur wieder langsamer oder stoppen, weil Enzyme ab ihrem Temperaturoptimum ihre passende Form verlieren oder sogar zerstört werden (Denaturierung). Dann passt das Substrat schlechter an das Enzym, sodass seltener ein Enzym‑Substrat‑Komplex entsteht und die Reaktion nicht mehr zuverlässig abläuft.
Reaktionsgeschwindigkeit verstehen
Die RGT-Regel gehört zum Themenfeld Reaktionsgeschwindigkeit und zeigt den Einfluss der Temperatur auf chemische und biologische Prozesse. Wer sich mit Reaktionsgeschwindigkeit beschäftigt, vergleicht, wie schnell Reaktionen unter verschiedenen Bedingungen ablaufen. Dabei wird klar, warum Teilchenbewegung, Energie und Enzyme den Ablauf einer Reaktion verändern können. Weitere Videos dazu findest du in unserem Chemiebereich.