RGT-Regel

Kernaussage

Die RGT-Regel bedeutet Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel und heißt auch van-’t-Hoff’sche Regel. Sie ist eine Faustregel der chemischen Kinetik, also der Lehre von der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen. Mit ihr kann man viele Vorgänge in Chemie, Biochemie und Ökologie abschätzen.

Die Regel besagt: Wird die Temperatur um 10 K erhöht, also um 10 °C, laufen viele chemische Reaktionen ungefähr doppelt bis viermal so schnell ab. Die RGT-Regel wurde 1884 von Jacobus Henricus van ’t Hoff aufgestellt und 1889 von Svante Arrhenius zur Arrhenius-Gleichung weiterentwickelt.

Zusammenhang mit der Arrhenius-Gleichung

Die Arrhenius-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Temperatur und Reaktionsgeschwindigkeitskonstante:

k = A · exp(−EA/(RT))

Dabei ist k die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, A ein Koeffizient, EA die Aktivierungsenergie, R die Gaskonstante und T die absolute Temperatur in Kelvin. Die Aktivierungsenergie ist die Energie, die nötig ist, damit eine Reaktion ablaufen kann.

Vergleicht man dieselbe Reaktion bei zwei Temperaturen T1 und T2, erhält man zwei Konstanten k1 und k2. Für das Verhältnis k2/k1 kürzt sich der Koeffizient A heraus. Dadurch lässt sich berechnen, wie stark die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturänderung steigt.

Rechenbeispiel

Im Beispiel wird eine chemische Reaktion mit der Aktivierungsenergie EA = 60 kJ·mol−1 betrachtet. Die Temperatur steigt von 27 °C auf 37 °C, also von T1 = 300 K auf T2 = 310 K.

Nach der RGT-Regel sollte das Verhältnis der Reaktionsgeschwindigkeiten k2/k1 ungefähr zwischen 2 und 4 liegen. Mit der Arrhenius-Gleichung ergibt sich:

k2/k1 = exp[(60000 J/mol ÷ 8,314 J/(mol·K)) · (1/300 K − 1/310 K)] = 2,17… ≈ 2

Das bestätigt in diesem Fall die RGT-Regel: Bei einer Temperaturerhöhung um 10 K kommt es ungefähr zu einer Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit.

Q10-Wert und Grenze

Der Faktor, um den die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung um 10 K konkret steigt, heißt Q10-Wert. Er wird berechnet mit:

Q10 = (k2/k1)^(10 K/(T2 − T1))

Die RGT-Regel ist nur eine Faustregel. Bei größeren Temperaturdifferenzen wird sie zunehmend ungenau und gilt deshalb im Allgemeinen nicht mehr.