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Chemisches Gleichgewicht

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11/12/10

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Übersicht über das dynamische Gleichgewicht, das Prinzip von Le Chatelier und Konzentrationsberechnungen am Gleichgewicht.

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Definition Ein chemisches Gleichgewicht ist ein Zustand, bei dem keine Veränderungen auf mokroskopischer Ebene mehr erkennbar sind und das System somit ruhend erscheint. A + B C + D 2 Edukte Produkte Eigenschaften eines Gleichgewichts Es ist dynamisch, es finden also Reaktionen in beide Richtungen statt. Es gibt keine Konzentrations- änderung im GGW. Die Reaktions- geschwindig- keiten von Hin- und Rück- reaktion sind gleich. Gleichgewichtskonstante K Dieser Wert gibt Auskunft darüber, auf welcher Seite sich das dynamische Gleichgewicht befindet. Aus der Gleichung a A + BB C+8D Kc Ist = Folgt: c (C). c³ (D) ca (A) c (B) Gleichge- die wichtskonstante sehr groß (K >> 1), liegen im Gleichgewicht hohe Konzentrationen an Pro- dukten vor. Man sagt dann: „Das Gleich- gewicht liegt auf der Seite der Produkte". die Gleichge- sehr wichtskonstante klein (K<< 1), liegen im Gleichgewicht hohe Konzentrationen Ist an Edukten vor. Man sagt dann: „Das Gleich- gewicht liegt auf der Seite der Edukte". Zeitlicher Verlauf Zu Beginn der Am Schnittpunkt der Kurven haben Reaktion sind die Edukte und Produkte dieselbe Edukte im vollen Konzentration. Das heißt aber Umfang vorhanden. nicht, dass das System schon im Gleichgewicht ist!!! Konzentration Edukte Produkte Zeit/ Reaktionsverlauf Zu dem Zeitpunkt, an dem die Kurven parallel zur x-Achse verlaufen, liegt ein chemisches Gleichgewicht vor. Prinzip von Le Chatelier Das Prinzip von Le Chatelier, auch Prinzip vom kleinsten Zwang genannt, beschreibt die Gleichgewichtsverschiebung nach Beeinflussung, sodass es dem Zwang bestmöglich ausweichen kann. Konzentration: A+B= C + D Bei Zugabe von Edukt verschiebt sich das GGW nach rechts. A+B= C + D Entfernt man Produkte aus dem Gleichgewicht, so verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite der Produkte. Ein Katalysator beschleu- nigt ein GGW in beide Richtungen, beeinflusst dieses aber nicht! Druck: 2A...

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+ B C + D Ist A ein Gas, so verschiebt sich bei Erhöhung des Drucks das GGW auf die Seite, auf der weniger Mol Gase sind. 2A + B = C + D Erniedrigt man den Druck, so verschiebt sich aufgrund aufgrund der Volumenvergrößerung das GGW auf die Seite mit mehr Mol Gasen. Temperatur: A+B = C + D Wird die Temperatur erhöht, verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite der endotherm verlaufenden Reaktion. A+B = C + D Wird die Temperatur erniedrigt, so verschiebt sich das GGW auf die Seite der exothermen Reaktion. Zu niedrig darf sie aber nicht sein (Aktivierungsenergie)! Konzentrationsberechnung I Beispielaufgabe: Chlorwasserstoff wird in exothermer Reaktion aus den Elementen hergestellt. Zu Versuchsbeginn liegt die Konzentration an Wasserstoff bei 7mol/l und die von Chlor bei 2 mol/l, die Gleichgewichtskonstante beträgt K-50. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie die Konzentrationen im Gleichgewicht. 1 Reaktionsgleichung aufstellen Entweder, die Reaktionsgleichung wird euch in der Aufgabe bereits genannt, oder ihr müsst diese selbst aus den gegebenen Angaben formulieren. Meist ist Letzteres der Fall. Hier reagieren elementarer Wasserstoff und elementares Chlor miteinander zu Chlorwasserstoff: Ausgangsstoffmengen/-Konzentrationen aufschreiben In dieser Aufgabe sind das c(C12) = 2 mol/L und c(H2) = 7 mol/L. Die anderen beiden Komponenten haben also 0 mol/L als Anfangskonzentration: H₂ vor der Reaktion: 7 mol/L H₂ + Cl₂ ⇒ 2 HCl + Cl₂ 2 mol/L 2 HCI 0 mol/L