Chemie Grundlagen

Chemie Grundlagen
Physikalische Chemie

RGT Regel

In diesem Artikel erklären wir dir, was du unter der RGT Regel in der Biologie, der Chemie und der Ökologie verstehen kannst.

Du willst den Inhalt dieses Artikels in kürzester Zeit verstehen? Dann schau dir gerne unser übersichtliches Video  zum Thema an.

Inhaltsübersicht

RGT Regel einfach erklärt

Die Reaktionsgeschwindigkeit Temperatur Regel, kurz RGT Regel (RGT-Regel), kannst du auch als van´t Hoffsche Regel oder Q10 Regel bezeichnen. Wie der Name schon sagt, gibt sie dir als Faustregel den Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Reaktionsgeschwindigkeit an. Sie besagt, dass Reaktionen bei einer Temperaturerhöhung um 10K/10°C  zwei bis viermal so schnell ablaufen.

Dabei muss die Reaktion aber in einem bestimmten Temperaturbereich ablaufen.
Bei biochemischen Prozessen reicht dieser Bereich in etwa von 1 bis 37 °C. Bei rein chemischen Prozessen ist der Bereich meist wesentlich größer.

Sie ist dabei nicht nur in der Chemie oder der Biologie wichtig sondern auch in der Geologie, Physiologie und der Ökologie.

Van´t hoffsche Regel

Die RGT Regel wurde 1884 von dem niederländischen Chemiker Jacobus Henricus van´t Hoff aufgestellt. Daher wird sie auch oft mit dem Namen van´t hoffsche Regel bezeichnet.

Du kannst die Reaktionsgeschwindigkeit mit dem sogenannten Q10-Wert beschreiben. Dieser gibt dir den Faktor an, mit dem die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung ansteigt.

Q_{10} = (\frac {v_{T_1}}{v_{T_2}})

v_{T_1} bezeichnet die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Temperatur T1. v_{T_2} steht also für die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Temperatur T2. T1 ist hierbei immer die niedrigere Temperatur und T2 ist die um 10°C höhere Temperatur.

Unter der Reaktionsgeschwindigkeit kannst du die Konzentrationsänderung pro Zeiteinheit verstehen. Die Einheit der Reaktionsgeschwindigkeit ist dabei \frac {mol}{l*s}.

Du kannst den Q10-Wert auch mit einer anderen Formel darstellen.
Diese sieht so aus:

Q_{10} = (\frac {k_2}{k_1})^{\frac{10K}{T_2 - T_1}}

Das k_1 und das k_2 sind die sogenannten Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten. Diese 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 wieder die beiden Temperaturen. Diese kannst du in Kelvin oder in °C angeben.

Van´t Hoff´sche Regel
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Van´ t Hoff´ sche Regel

RGT Regel Chemie

In der Chemie kannst du die RGT Regel durch die Stoßtheorie oder auch Kollisionstheorie erklären. Diese arbeitet mit einem sogenannten Kollisionsmodell.

Dabei gehst du davon aus, dass die Teilchen der Ausgangsstoffe die Form von kleinen Kügelchen besitzen. Diese Teilchen haben eine individuelle Geschwindigkeit, eine individuelle Masse und eine individuelle Bewegungsrichtung.

Nach der Stoßtheorie muss es für eine Reaktion zwischen zwei Stoffen zu einem Zusammenstoßen der Teilchen dieser Stoffe kommen. Um zu reagieren muss dabei trotzdem eine bestimmte Mindestenergie oder Aktivierungsenergie überschritten werden. Deshalb kann es auch passieren, dass einige Teilchen trotz Kollision nicht 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 oder auch verschiedene Katalysatoren.

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 diese 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.

RGT Regel in der Chemie
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RGT Regel in der Chemie

Wenn du nun die Temperatur erhöhst, können sich die Teilchen innerhalb der Reaktion schneller bewegen. Das bedeutet, dass innerhalb der Reaktion auch mehr Stoßmöglichkeiten entstehen. Du kannst die Reaktionsgeschwindigkeit also aus dem Produkt der Anzahl der Teilchen A (N_A) und Anzahl der Teilchen B (N_B) darstellen.

N_A \cdot N_B

Somit nimmt mit den zusammenstoßenden Teilchen auch die Geschwindigkeit der Reaktion zu.

RGT Regel Biologie

Die RGT-Regel kann grundsätzlich auch im Bereich Biologie angewendet werden. Dabei bezieht 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 erhöht werden können. Dies 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. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit für ein Zusammentreffen und somit einen Enzym-Substrat-Komplex. Dies gilt aber wieder nur bis zum Temperaturoptimum der Enzyme. Wird dieses Temperaturoptimum überschritten, bewegen sich Enzyme und Substrate zu schnell, um reagieren zu können. Da Enzyme außerdem aus Proteinen bestehen, kann es sein, dass diese bei einer zu hohen Temperatur (ca. 45 °C) zerstört werden (= Denaturierung).

RGT Regel in der Biologie
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RGT Regel in der Biologie

RGT Regel 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. Wechselwarm 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. Dies 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.


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