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Einflussfaktoren chem. Gleichgewicht, ideale Gasgleichung und Prinzip vom kleinsten Zwang

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Einflussfaktoren des chem. Gleichgewichts Druck: 1. Wenn der Druck erhöht wird, verschiebt sich ein chemisches Gleichgewicht auf die Seite mit weniger Gasteilchen/Gasvolumen. Bei einer Druckverminderung verschiebt sich das Gleichgewicht zur Seite mit mehr Mol Gas, weil der Druck so wieder ausgeglichen ist. (Mind. ein Reaktionsteilnehmer muss sich in der Gasphase befinden und das System geschlossen sein, da entstehendes Gas sonst entweichen würde und die Reaktion immer vollständig zu einer Seite verliefe.) a. Reaktion verschiebt sich zur Seite auf der jedes Teilchen am meisten Platz einnehmen kann, bei Gasen also dahin wo weniger Teilchen insgesamt sind. 2. Beim chemischen Gleichgewicht von lod und Wasserstoff auf der einen und lodwasserstoff auf der anderen Seite, würde eine Druckveränderung keine Verschiebung des Gleichgewichts bewirken, da sich auf jeder Seite gleich viele Teilchen, bzw. Mol Gas befinden. 3. Das Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit: a. 2 H2O (Ich nehme an, dass das und nicht 2NO2 gemeint war.) b. C(s) + CO2 c. Das Gleichgewicht verschiebt sich nicht. d. CaCO3 Temperatur: 1. Man sieht drei Gefäße mit 2 NO2 (braun) und N204 (farblos). Das linke Gefäß hat eine Temperatur von 0 °C und der Inhalt kaum Farbe, das mittlere eine Temperatur von 25 °C und einen etwas braunen Inhalt und das rechte Gefäß einen sehr brauchen Inhalt bei einer Temperatur von 100°C . Da mit einer...

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fallenden Temperatur die Exotherme Reaktion des Gleichgewichts begünstigt wird, lässt sich ableiten, dass N204 energieärmer als NO2 ist. 2. Mit steigender Temperatur verschiebt sich das chemische Gleichgewicht auf die Seite des energiereicheren Stoffes, da die Endotherme Teilreaktion leichter abläuft, (Aktivierungsenergie) und umgekehrt bei fallender Temperatur. a. Ausnahme: weder exotherme noch endotherme Reaktionen 3. Eine Temperaturerhöhung würde bei der genannten Reaktion das Gleichgewicht in Richtung der linken Seite mit Methan und Sauerstoff verschieben, da diese Reaktionsrichtung endotherm ist. Konzentrationsänderung: 1. (A+B = C) a. In Abb. 1 wird A hinzugefügt, was bewirkt, dass ein Teil dieser Teilchen verbraucht werden, aber sich das Gleichgewicht insgesamt zur linken Seite verschiebt. In Abb. 2 wird C verbraucht und teilweise nachgebildet, insgesamt verschiebt sich das Gleichgewicht aber nach links. b. Wird die Konzentration eines Reaktionspartner erhöht, verschiebt sich das Gleichgewicht in die Richtung, die einen Teil davon verbraucht (die, bei der der Stoff notiert ist,).Entfernt man einen Reaktionspartner (teilweise), verschiebt es sich in Richtung der Seite, auf der dieser Partner gebildet wird. i. Das liegt daran, dass der Stoff mit verringerter Gesamtkonzentration weniger wahrscheinlich auf Reaktionspartner trifft, bzw. der Stoff mit höherer Konzentration wahrscheinlicher auf Partner trifft. Lässt sich an der Gleichgewichtskonstante veranschaulichen: Die ist immer gleich, das bedeutet wenn Nenner oder Zähler des Bruches sinken oder steigen, muss der andere Teil des Bruches auch sinken oder steigen (, aber es wird nicht 100 das nachgebildet oder verbraucht, was man hinzugefügt oder weggenommen hat, sondern nur teilweise, damit das Verhältnis gleich bleibt.) Das ideale Gas und Gasgesetz 1. Ideales Gas: Gas, in dem die einzige Teilchenwechselwirkung elastische Stöße sind (Modellvorstellung, keine komplette Realität) 2. Boyle-Mariotte Gesetz: pxV ist bei konstanter Temperatur konstant (p1 x V1 = p2 x V2) a. z.B. wenn man das Volumen eines Gases bei normalem Druck ermitteln will. 3. Gesetz von Gay-Lussac: T/V=konstant (T1/T2 = V1/V2) a. Temperatur und Volumen eines idealen Gases hängen also proportional zusammen. ii. 4. Gesetz von Amontons: T/p-konstant (p1/p2 = T1/T2) a. Druck und Temperatur hängen auch proportional zusammen (, da eine erhöhte Teilchenbewegung sowohl einen höheren Druck/ein größeres Volumen, als auch eine höhere Temperatur bedeutet,). 5. Gesetz der Gleichförmigkeit: n/V = konstant (n1 / n2 = V1/V2) a. Volumen und Stoffmenge hängen bei einer festen Temperatur und einem festen Druck proportional zusammen. 6. Ideale Gasgleichung: p x V = n x R x T, bzw. (p x V) / (n x T) = R = 8,314 J/Mol x K a. p in pa b. V in m³ c. n in mol d. Tin K e. (R=Gaskonstante) Aufgaben: Ansatz:(p1*V1) / T1 = (p2*V2) / T2 1. Die gegebenen Werte in den allgemeinen Ansatz einzusetzen und nach p2 aufzulösen ergibt c.a. 1,506 bar. 5. 2. 1,013 bar x 0,11m³-p2 x 0,1316m³ nach p2 aufzulösen ergibt p2=c.a. 5,15 bar 3. (0,000 020m³ x 2 800 000pa ) / 100 000pa = 0,000 560m³ Die Schwimmblase schwillt, wenn man von gar keinen anderen Faktoren wie Temperatur oder einem "Druckausgleichsmechanismus" ausgeht auf das 28-fache an. 4. (0,000 005m³ x 6 100 000pa) / 100 000pa = 0,000 305 m³ Der Fisch müsste also 300 cm³ Luft ablassen, um die Schwimmblase auf der selben Größe zu halten a. (1bar/20°C) x 200°C = 10 bar b. 30cm x 40cm x 40 cm = 48 000cm³ = 0,048m³ ((1bar x 0,048m) /20°C ) x 200°C /10 bar =c.a. 0,432m³ 6. ((8400.0,28) / 243,15 ) x 303,15 / 1 =c.a. 2932 (m³) Es waren c.a. 2932 Kubikmeter oder 34% des Endvolumens am Boden im Ballon. Le Chatelier - Das Prinzip vom kleinsten Zwang 1. „Übt man auf ein System, das sich im chemischen Gleichgewicht befindet, einen Zwang durch Änderung der äußeren Bedingungen aus, so stellt sich infolge dieser Störung des Gleichgewichts ein neues Gleichgewicht, dem Zwang ausweichend, ein." 2. Es beschäftigt sich mit dem chemischen Gleichgewicht und dem Massenwirkungsgesetz. 3./4. Das Prinzip besagt, dass das chemische Gleichgewicht Zwang im Sinne einer Fremdeinwirkung durch Veränderung von Druck, Temperatur oder Stoffmengen/- konzentration immer in die Richtung ausweicht, in der der kleinste Zwang besteht. Aufgaben: 1. a. Produktseite b. Produktseite c. Wenn die Reaktion in einem geschlossenen System stattfindet, steigt der Druck und die Reaktion verschiebt sich zur Produktseite. d. je nachdem, ob der katalysator beide Reaktion gleich (→keine Verschiebung) oder verschieden beeinflusst (Verschiebung in Richtung der Teilreaktion, die stärker katalysiert wird). 2. Das Prinzip lässt sich in 1. einen Fremdeinfluss/Zwang und 2. eine Reaktion des Systems, die zwangvermindert wirkt, einteilen. Das System vermindert zwar die Folge des Zwangs, aber nicht den Zwang selbst. Ändern sich im Außen Druck, Konzentration oder Temperatur, bewirkt dies eine entgegengesetzte Änderung von Volumen, Stoffmengen oder Wärmemenge. 3. Dekompressionsverlust: a. Symptome: i. Schwindel. ii. starke Müdigkeit. iii. Kopfschmerzen, Rückenschmerzen, Brustschmerzen. iv. Atemnot/Gefühl, zu ersticken. V. Herz-, Kreislaufprobleme. vi. Schäden des Innenohrs, Ohrgeräusche, Hörverlust. vii. Hör- und Sehstörungen viii. (Verhinderung der Krankheit durch langsames Auftauchen und aktiven Druckausgleich) b. Mit zunehmender Wassertiefe steigt der Blutdruck. Die Löslichkeit von Stickstoff steigt mit höherem Druck, weshalb mehr Stickstoff ins Blut diffundiert und sich im Gewebe anreichert (Aufättigung). Beim Auftauchen wird der Stickstoff je nach Gewebedurchblutung verschieden schnell wieder zur Lunge transportiert und abgegeben (Entsättigung). Diese Zeit muss beim Auftauchen eingehalten werden. Wird sie nicht eingehalten, sinkt der Blutdruck langsamer als der Außendruck, der Blutdruck ist also höher, als im Außenmedium, weshalb Stickstoff und die anderen im Blut gelösten Gase nach dem Prinzip des kleinsten Zwanges aus dem Zustand im Blut gelöst zu sein in einen gasförmigen Zustand übergehen und Blasen im Blut bilden. Dies ruft verschiedene Schäden hervor und kann lebensgefährlich sein. c. Die Lungen der Pottwale wird mit zunehmender Tiefe zusammgedrückt, was die ins Blut abgegebene Gasmenge mit höherem Druck reduziert und so eine Gasübersättigung des Blutes verhindert, weshalb es bei der Druckveränderung zu keiner Blasenbildung kommt.

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fallenden Temperatur die Exotherme Reaktion des Gleichgewichts begünstigt wird, lässt sich ableiten, dass N204 energieärmer als NO2 ist. 2. Mit steigender Temperatur verschiebt sich das chemische Gleichgewicht auf die Seite des energiereicheren Stoffes, da die Endotherme Teilreaktion leichter abläuft, (Aktivierungsenergie) und umgekehrt bei fallender Temperatur. a. Ausnahme: weder exotherme noch endotherme Reaktionen 3. Eine Temperaturerhöhung würde bei der genannten Reaktion das Gleichgewicht in Richtung der linken Seite mit Methan und Sauerstoff verschieben, da diese Reaktionsrichtung endotherm ist. Konzentrationsänderung: 1. (A+B = C) a. In Abb. 1 wird A hinzugefügt, was bewirkt, dass ein Teil dieser Teilchen verbraucht werden, aber sich das Gleichgewicht insgesamt zur linken Seite verschiebt. In Abb. 2 wird C verbraucht und teilweise nachgebildet, insgesamt verschiebt sich das Gleichgewicht aber nach links. b. Wird die Konzentration eines Reaktionspartner erhöht, verschiebt sich das Gleichgewicht in die Richtung, die einen Teil davon verbraucht (die, bei der der Stoff notiert ist,).Entfernt man einen Reaktionspartner (teilweise), verschiebt es sich in Richtung der Seite, auf der dieser Partner gebildet wird. i. Das liegt daran, dass der Stoff mit verringerter Gesamtkonzentration weniger wahrscheinlich auf Reaktionspartner trifft, bzw. der Stoff mit höherer Konzentration wahrscheinlicher auf Partner trifft. Lässt sich an der Gleichgewichtskonstante veranschaulichen: Die ist immer gleich, das bedeutet wenn Nenner oder Zähler des Bruches sinken oder steigen, muss der andere Teil des Bruches auch sinken oder steigen (, aber es wird nicht 100 das nachgebildet oder verbraucht, was man hinzugefügt oder weggenommen hat, sondern nur teilweise, damit das Verhältnis gleich bleibt.) Das ideale Gas und Gasgesetz 1. Ideales Gas: Gas, in dem die einzige Teilchenwechselwirkung elastische Stöße sind (Modellvorstellung, keine komplette Realität) 2. Boyle-Mariotte Gesetz: pxV ist bei konstanter Temperatur konstant (p1 x V1 = p2 x V2) a. z.B. wenn man das Volumen eines Gases bei normalem Druck ermitteln will. 3. Gesetz von Gay-Lussac: T/V=konstant (T1/T2 = V1/V2) a. Temperatur und Volumen eines idealen Gases hängen also proportional zusammen. ii. 4. Gesetz von Amontons: T/p-konstant (p1/p2 = T1/T2) a. Druck und Temperatur hängen auch proportional zusammen (, da eine erhöhte Teilchenbewegung sowohl einen höheren Druck/ein größeres Volumen, als auch eine höhere Temperatur bedeutet,). 5. Gesetz der Gleichförmigkeit: n/V = konstant (n1 / n2 = V1/V2) a. Volumen und Stoffmenge hängen bei einer festen Temperatur und einem festen Druck proportional zusammen. 6. Ideale Gasgleichung: p x V = n x R x T, bzw. (p x V) / (n x T) = R = 8,314 J/Mol x K a. p in pa b. V in m³ c. n in mol d. Tin K e. (R=Gaskonstante) Aufgaben: Ansatz:(p1*V1) / T1 = (p2*V2) / T2 1. Die gegebenen Werte in den allgemeinen Ansatz einzusetzen und nach p2 aufzulösen ergibt c.a. 1,506 bar. 5. 2. 1,013 bar x 0,11m³-p2 x 0,1316m³ nach p2 aufzulösen ergibt p2=c.a. 5,15 bar 3. (0,000 020m³ x 2 800 000pa ) / 100 000pa = 0,000 560m³ Die Schwimmblase schwillt, wenn man von gar keinen anderen Faktoren wie Temperatur oder einem "Druckausgleichsmechanismus" ausgeht auf das 28-fache an. 4. (0,000 005m³ x 6 100 000pa) / 100 000pa = 0,000 305 m³ Der Fisch müsste also 300 cm³ Luft ablassen, um die Schwimmblase auf der selben Größe zu halten a. (1bar/20°C) x 200°C = 10 bar b. 30cm x 40cm x 40 cm = 48 000cm³ = 0,048m³ ((1bar x 0,048m) /20°C ) x 200°C /10 bar =c.a. 0,432m³ 6. ((8400.0,28) / 243,15 ) x 303,15 / 1 =c.a. 2932 (m³) Es waren c.a. 2932 Kubikmeter oder 34% des Endvolumens am Boden im Ballon. Le Chatelier - Das Prinzip vom kleinsten Zwang 1. „Übt man auf ein System, das sich im chemischen Gleichgewicht befindet, einen Zwang durch Änderung der äußeren Bedingungen aus, so stellt sich infolge dieser Störung des Gleichgewichts ein neues Gleichgewicht, dem Zwang ausweichend, ein." 2. Es beschäftigt sich mit dem chemischen Gleichgewicht und dem Massenwirkungsgesetz. 3./4. Das Prinzip besagt, dass das chemische Gleichgewicht Zwang im Sinne einer Fremdeinwirkung durch Veränderung von Druck, Temperatur oder Stoffmengen/- konzentration immer in die Richtung ausweicht, in der der kleinste Zwang besteht. Aufgaben: 1. a. Produktseite b. Produktseite c. Wenn die Reaktion in einem geschlossenen System stattfindet, steigt der Druck und die Reaktion verschiebt sich zur Produktseite. d. je nachdem, ob der katalysator beide Reaktion gleich (→keine Verschiebung) oder verschieden beeinflusst (Verschiebung in Richtung der Teilreaktion, die stärker katalysiert wird). 2. Das Prinzip lässt sich in 1. einen Fremdeinfluss/Zwang und 2. eine Reaktion des Systems, die zwangvermindert wirkt, einteilen. Das System vermindert zwar die Folge des Zwangs, aber nicht den Zwang selbst. Ändern sich im Außen Druck, Konzentration oder Temperatur, bewirkt dies eine entgegengesetzte Änderung von Volumen, Stoffmengen oder Wärmemenge. 3. Dekompressionsverlust: a. Symptome: i. Schwindel. ii. starke Müdigkeit. iii. Kopfschmerzen, Rückenschmerzen, Brustschmerzen. iv. Atemnot/Gefühl, zu ersticken. V. Herz-, Kreislaufprobleme. vi. Schäden des Innenohrs, Ohrgeräusche, Hörverlust. vii. Hör- und Sehstörungen viii. (Verhinderung der Krankheit durch langsames Auftauchen und aktiven Druckausgleich) b. Mit zunehmender Wassertiefe steigt der Blutdruck. Die Löslichkeit von Stickstoff steigt mit höherem Druck, weshalb mehr Stickstoff ins Blut diffundiert und sich im Gewebe anreichert (Aufättigung). Beim Auftauchen wird der Stickstoff je nach Gewebedurchblutung verschieden schnell wieder zur Lunge transportiert und abgegeben (Entsättigung). Diese Zeit muss beim Auftauchen eingehalten werden. Wird sie nicht eingehalten, sinkt der Blutdruck langsamer als der Außendruck, der Blutdruck ist also höher, als im Außenmedium, weshalb Stickstoff und die anderen im Blut gelösten Gase nach dem Prinzip des kleinsten Zwanges aus dem Zustand im Blut gelöst zu sein in einen gasförmigen Zustand übergehen und Blasen im Blut bilden. Dies ruft verschiedene Schäden hervor und kann lebensgefährlich sein. c. Die Lungen der Pottwale wird mit zunehmender Tiefe zusammgedrückt, was die ins Blut abgegebene Gasmenge mit höherem Druck reduziert und so eine Gasübersättigung des Blutes verhindert, weshalb es bei der Druckveränderung zu keiner Blasenbildung kommt.