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chemisches Gleichgewicht
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Sarah
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Lernzettel: chemisches Gleichgewicht
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Reaktionsgeschwindigkeit: Geschwindigkeit mit der eine chemische Reaktion abläuft. kann beeinflusst werden durch: • Konzentration: Die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes der Rea- ktionspartner steigt mit Steigender Konzentration. Kollisionsmodell: Chemie Lernzettel -chemisches Gleichgewicht- · Zerteilungsgrad: Je größer die Oberfläche der Stoffe, desto häufiger ein Zusammenstoß mit einem Reaktionspartner Temperatur: Höhere Temperatur = höhere mittlere Geschwindig keit der Teilchen höhere kinetische Energie der Teilchen größere Anzahl an Kollisionen • Reaktionsgeschwindigkeit = proportional zur Zahl der Kollisionen pro zeiteinheit · Steigende Anzahl der Kollisionen erhöht Zahl der Zusammen- stoße chemische Reaktion /effektive Stoße جا جا RGT-Regel: gibt Zusammenhang zwischen Temperatur & Reaktionsgeschwind- igkeit an doppelte جا Katalysator: · Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion wird Reaktionsgeschwindigkeit wird erhöht. · Arten der Katalyse: Heterogen (Ammonialsynthese, Eisen als Katalysator) Homogene ↳ Enzymatische • Schritte bei der Heterogenen Katalyse: 4) Desorption 5) Diffusion 1) Diffusion 2) Absorption 3) Reaktion Aussage: Temperaturerhöhung um 10°C Reaktionsgeschwindigkeit verringert Enzyme: · Biokatalysatoren einer Zelle ↳setzen Aktivierungsenergie biochemischer Reaktionen herab & erhöhen so die Reaktionsgeschwindigkeit Ammoniaksynthese: 3H₂(g) + N₂ (g) 2NH₂ (9) lexotherm chemisches Gleichgewicht: •umkehrbare Reaktionen • Konzentration der Reaktionspartner ändert sich nicht Bei einer Gleichgewichtsreaktion liegen Reaktionsgeschwindigkeiten der Hin- & Rachreaktion im Gleichgewicht (dyn. Gleichgewicht · Konzentration der Ausgangsstoffe & Geschwindigkeit der Hinreaktion nimmt ab • Konzentration der Produkte & Geschwindigkeit der Rüchreaktion steigt an Massenwirkungsgesetz: S. 163 Konzentration CCProdukt) konzentration c( Edukt) konstante außere Bedingungen & dynamisches Gleichgewicht →→Hin- & Rachreaktion im Gleichgewicht • Beispiel: aA + bB = cC + dD ↳ & (C). c (0) ? in Gleichung cª (A). cb (B) einsetzen 11 2) geg: 12 Mol (H₂) ·10 Mol (N₂) кс = Mol NH₂ = 3 • 1 liter Gefäß 6) Kc = 3H₂ + N₂...
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= 2NH₂ (Reaktionsgleichung aufstellen) C² (NH3) (in allgemeine Form einsetzen) C(N₂) C³ (H₂) 3) Konzentration muss im Gleichgewicht vorliegen stoffmenge - n c (H₂) = = V V < (N₂) = 3 mol/1 8,5 mol/1-(7,5 mol/₁) ³ 4) Cumsata (H₂) = 3²/2₂ - C (NH₂) Cumsatz (N₂) = =/ ·C (NH3) 5) C66 (H₂) = C₁ (H₂) - Cumsatz (H₂) = 7₁5 mol Ca(N₂) = 10 mol/l-· 3 mol/, = 8,5 mol/ ●Reaktionspartner - Stochiometrischer Koeffizient 0,0025 (² Allgemein: 1 ī 10 mol 1 ( Hinreaktion + B = C A Eduktseite Produktseite Rückreaktion HA+H₂O=H₂0++ï C (H301) + (A) C(HA) C(H₂0) Кс Prinzip von Le Chatelier & Braun: · Auf ein sich im Gleichgewicht befindendes chemisches System wird ein Zwang ausgeübt anderung von: Temperatur, Drach & Konzentration L> GG verschiebt sich: Art der Veränderung Temperaturerhöhung Temperatursenkung Druckerhöhung (nur wenn Gase beteiligt) Drucksenkung (nur wenn Gase beteiligt) Konzentrationserhöhung Konzentrationssenkung Einsatz Katalysator دا • Temperatur: L> erhöhung → GG verschoben nach links / endotherm Temperaturerhöhung: Edukte دا Änderung der Gleichgewichtslage begünstigt endotherme Reaktion begünstigt exotherme Reaktion begünstigt Reaktion, bei der weniger Gas- teilchen entstehen begünstigt Reaktion, bei der mehr Gasteil- chen entstehen Bsp: 4 Gasteilchen GN ₂ begünstigt Reaktion, bei der der Stoff ver- braucht wird begünstigt Reaktion, bei der der Stoff nach- gebildet wird keine Verschiebung des Gleichgewichts LY • senkung → GG verschoben nach rechts/exotherm Temperatursenkung: Edukte → Produkte Druck ↳erhöhung →GG verschoben auf Seite, wo weniger Gasteilchen vorliegen L> Senkung. →GG verschoben auf Seite, wo mehr Gasteilchen vorliegen ↳ exotherm endotherm → exotherm endotherm Produkte 2 Gasteilchen (9) 1 + 3H₂(g) = 2NH3 Stickstoff + Wasserstoff Ammoniak L> Bei Druckerhöhung verschiebt sich das 66 auf die rechte Seite (Produkte) 13 (9) ↳ Bei Drucksenkung verschiebt sich das GG auf die linke Seile (Edukte) Konzentration: erhöhung. → GG verschoben auf Seite, die Teile der Senkung betreffenden Komponente verbraucht GG verschoben auf Seite, die Teile der betreffenden Komponente benötigen. Edukte exotherm endotherm Produkte Ammoniakgleichgewicht: 3 H₂ cg) + N₂(g) 2NH 3 (g) = Lexotherm ↳ niedrige Temperatur & hoher Druck GG verschiebt sich ↳ mehr Ammonialbildung auf rechte Seite Haber-Bosch-Verfahren: ↳ zur Herstellung von Ammoniak (NH3) kat. 1) CH4 (g) + H₂O(g) = (0 (g) + 3H₂ (g) | endotherm ↳ Dampfspaltung von Erdgas (Methan). Primārreformer: Erdgas mit Wasserdampf bei 800°C mit Katalysator zu Wasserstoff & Wohlenstoffmonoxid kat. 2) 2 CH4 (g) + O₂ (g) 2CO(g) + 4H₂(g) lexotherm Sekundárreformer: Methan wird mit Luft & Wasserstoff & Kohlenstoffmonoxid umgewandelt. Vat. 3) (0 (g) + H₂O(g). Vot: CO₂ (g) + H₂ (9) lexotherm Kohlenstoffmonoxid wird zu weiterem Wasserstoff & Kohlenstoffdioxid umgesetzt (Konvertierung). 4) Kohlenstoffdioxid wird aus Gasgemisch ausgewaschen. 5) Entstehung Wasserstoff & Stickstoff (3:1) 6) Reaktor: Synthesegemisch wird erhitzt (Ammoniaksynthese) L> Drach 30 MPa L> Temperatur: 500°C 71 30 Sekunden mit Katalysator in Berührung L> GG mit max. Ammoniakausbeute wird eingestellt. 8) Ammoniak wird durch Kühlung als Flüssigkeit abgetrennt Lübriges Synthesegemisch in Reaktor Vorteile: • Stickstoff für Düngemittel Lebenswichtige Erfindung Nachteil: Stickstoff & Wasserstoff reagieren erst ab 450°C mit Einfluss des Katalysators
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Reaktionsgeschwindigkeit: Geschwindigkeit mit der eine chemische Reaktion abläuft. kann beeinflusst werden durch: • Konzentration: Die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes der Rea- ktionspartner steigt mit Steigender Konzentration. Kollisionsmodell: Chemie Lernzettel -chemisches Gleichgewicht- · Zerteilungsgrad: Je größer die Oberfläche der Stoffe, desto häufiger ein Zusammenstoß mit einem Reaktionspartner Temperatur: Höhere Temperatur = höhere mittlere Geschwindig keit der Teilchen höhere kinetische Energie der Teilchen größere Anzahl an Kollisionen • Reaktionsgeschwindigkeit = proportional zur Zahl der Kollisionen pro zeiteinheit · Steigende Anzahl der Kollisionen erhöht Zahl der Zusammen- stoße chemische Reaktion /effektive Stoße جا جا RGT-Regel: gibt Zusammenhang zwischen Temperatur & Reaktionsgeschwind- igkeit an doppelte جا Katalysator: · Aktivierungsenergie einer chemischen Reaktion wird Reaktionsgeschwindigkeit wird erhöht. · Arten der Katalyse: Heterogen (Ammonialsynthese, Eisen als Katalysator) Homogene ↳ Enzymatische • Schritte bei der Heterogenen Katalyse: 4) Desorption 5) Diffusion 1) Diffusion 2) Absorption 3) Reaktion Aussage: Temperaturerhöhung um 10°C Reaktionsgeschwindigkeit verringert Enzyme: · Biokatalysatoren einer Zelle ↳setzen Aktivierungsenergie biochemischer Reaktionen herab & erhöhen so die Reaktionsgeschwindigkeit Ammoniaksynthese: 3H₂(g) + N₂ (g) 2NH₂ (9) lexotherm chemisches Gleichgewicht: •umkehrbare Reaktionen • Konzentration der Reaktionspartner ändert sich nicht Bei einer Gleichgewichtsreaktion liegen Reaktionsgeschwindigkeiten der Hin- & Rachreaktion im Gleichgewicht (dyn. Gleichgewicht · Konzentration der Ausgangsstoffe & Geschwindigkeit der Hinreaktion nimmt ab • Konzentration der Produkte & Geschwindigkeit der Rüchreaktion steigt an Massenwirkungsgesetz: S. 163 Konzentration CCProdukt) konzentration c( Edukt) konstante außere Bedingungen & dynamisches Gleichgewicht →→Hin- & Rachreaktion im Gleichgewicht • Beispiel: aA + bB = cC + dD ↳ & (C). c (0) ? in Gleichung cª (A). cb (B) einsetzen 11 2) geg: 12 Mol (H₂) ·10 Mol (N₂) кс = Mol NH₂ = 3 • 1 liter Gefäß 6) Kc = 3H₂ + N₂...
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