Kollisionstheorie

Dieses Werkzeug verwendet eine feste bimolekulare Modellreaktion X+Y→Produkte mit v=k[X][Y]. Konzentrationen werden nicht eingegeben; v wird daher nicht berechnet. Es wird keine bestimmte reale Reaktion behauptet. A und k haben beide die Einheit L mol⁻¹ s⁻¹. A und Eₐ bleiben im dargestellten Temperaturfenster konstant.

Arrheniusrechnung. Es gilt k=A exp(−Eₐ/(RT)). Die Gaskonstante R=N_Ak_B=8,31446261815324 J mol⁻¹ K⁻¹ folgt aus den exakten SI-Definitionskonstanten. Eₐ wird in kJ/mol eingegeben; die Einheiten werden in der Rechnung entsprechend umgerechnet. Angezeigt werden q=Eₐ/(RT), exp(−q), RT in kJ/mol und k. Der Exponentialfaktor ist eine Modellgröße, kein beobachteter Reaktionsanteil. Für Eₐ=0 gilt exakt Faktor 1 und k=A.

Die Grenzen sind T=100–3000 K, Eₐ=0–300 kJ/mol und A=10⁻¹²–10²⁰ L mol⁻¹ s⁻¹. Alle zulässigen Raten bleiben positiv und endlich. Die Kurve enthält 241 Stützpunkte von max(100,T/2) bis min(3000,2T); die gewählte Temperatur wird zusätzlich markiert. Die senkrechte Achse zeigt log₁₀(k/[L mol⁻¹ s⁻¹])=log₁₀(A/[L mol⁻¹ s⁻¹])−q/ln(10). Es gibt keinen künstlichen unteren Ratenwert. Auch eine flache Kurve behält mindestens eine Dekade Achsenhöhe. Dies ist weder eine Anpassung gegen die inverse Temperatur noch eine Messreihe.

Getrenntes Stoßschema. E=0–600 kJ/mol ist ein eigener Parameter für die molare Stoßenergie. Die Barriere stammt aus dem zuletzt berechneten Eₐ. Die idealisierte Regel lautet: E<Eₐ bedeutet Energiemangel; E≥Eₐ bei ungünstiger Orientierung ergibt keine Bindung; E≥Eₐ und günstige Orientierung erlauben eine Bindung. Bei E=Eₐ ist die Energieschwelle erfüllt, auch bei E=Eₐ=0. Die markierten Kontaktstellen zeigen nur bei günstiger Orientierung zueinander.

Diese Fallunterscheidung ist eine Lernillustration, keine atomistische Bahn, Erfolgswahrscheinlichkeit oder experimentelle Reaktionsvorhersage. Die Orientierungs-Checkbox multipliziert nicht die berechnete Rate: Statistische Orientierungseffekte gehören zum vorgegebenen A. E und Orientierung verändern nur das Schema; T und A bestimmen nicht dessen gezeichnete Geschwindigkeiten. Auch bei E=0 bleibt die Bewegung rein schematisch.

Wiedergabe. Zunächst ist das Ende sichtbar. Den Fortschrittsregler von 0 bis 1000 manuell verschieben oder den Ablauf einmal über drei Sekunden Darstellungszeit abspielen: Bis zur Hälfte nähern sich die Teilchen, danach prallen sie zurück oder bleiben verbunden. Es gibt keine chemische Zeitachse und keine Kontakt- oder Reaktionszähler. Pause, Wechsel aus dem Stoßtab, Ausblenden und Navigation stoppen die Wiedergabe. Ein verspätetes Bild schreitet höchstens um 0,1 Darstellungssekunden voran; verdeckte Zeit wird nicht nachgeholt.

Eingabe und Zustand. Berechnen startet ausdrücklich. Änderungen an T, Eₐ oder A entfernen das alte Ergebnis. Ein ungültiges E leert nur das Schema und sperrt dessen Wiedergabe; eine gültige Arrheniusrechnung bleibt erhalten. Zurücksetzen erhält Parameter und Ansicht. Bei Navigation innerhalb der Seite bleiben Ergebnis, Tab und Fortschritt pausiert erhalten. Neuladen oder Einstellungswechsel erhalten nur validierte Parameter und Ansicht und erfordern erneutes Berechnen. Das normale Mausrad scrollt die Seite.

Quellen: OpenStax Chemistry 2e, 12.5 Collision Theory und das NIST-Konstantenblatt. Formeln und Grafiken sind hier eigenständig umgesetztes Lehrmaterial.