Wie beeinflusst die Oberfläche die Reaktionsgeschwindigkeit?

Durch die Vergrößerung der Oberfläche einer Substanz, die an einer chemischen Reaktion beteiligt ist, wird ein größerer Teil des Materials dem Reaktanten ausgesetzt, wodurch der Reaktionsprozess beschleunigt wird. Aus diesem Grund verwenden Chemiker oft Pulver, Feilspäne und andere Formen, die die Oberfläche maximieren.

Eine chemische Reaktion, die in der Natur vorkommt, ist beispielsweise die Reaktion von Eisen mit Sauerstoff, die zum Rosten führt. Ein festes Stück Eisen rostet langsamer als ein Haufen Eisenspäne. In ähnlicher Weise zerfällt Wasserstoffperoxid auf natürliche Weise in flüssiges Wasser und gasförmigen Sauerstoff. Dieser Zersetzungsprozess kann durch die Verwendung von Mangan als Katalysator beschleunigt werden. Manganpulver führt zu einer viel schnelleren Zersetzung als ein Manganklumpen.

Die Regel ist, dass eine größere Oberfläche zu schnelleren chemischen Reaktionen führt, aber es kann Ausnahmen geben. Ein Beispiel hierfür ist eine typische Reaktion eines Feststoffs mit einem Gas. Angenommen, ein Chemiker möchte Magnesium verbrennen. Gasförmiger Sauerstoff ist ein notwendiger Faktor jeder Verbrennungsreaktion, aber wenn das Magnesium in Form eines sehr feinen Pulvers vorliegt, haben die Sauerstoffmoleküle Schwierigkeiten, in das Innere des Magnesiumhaufens einzudringen, da das Magnesiumoxidprodukt eine Kruste über dem Magnesium und erstickt es. Der Chemiker erreicht in diesem Szenario eine schnellere Reaktion, wenn das Magnesium ein langer, dünner Streifen ist.