Das chemische Gleichgewicht. Hain, K. et al. Chemie macchiato, Pearson Studium 2007

Das chemische Gleichgewicht

Hain, K. et al. Chemie macchiato, Pearson Studium 2007

Viele Reaktionen laufen unvollständig ab!

Auch nach „unendlich“ langer Zeit haben nicht alle Edukte vollständig reagiert.

Die Konzentrationen der Reaktionsteilnehmer ändern sich nicht.

WIE LASSEN SICH DIESE EXPERIMENTELL ERMITTELTEN DATEN IM TEILCHENMODELL ERKLÄREN??

Ägypten, 1798-1801

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Berthollet_Claude_Louis_.jpg&filetimestamp=20060507071311http://www.uncp.edu/home/rwb/Rosetta_Stone_BW.jpeghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/e/e4/Description_de_l%27Egypte,_1823(1).png

Rosetta-Stein

Claude-Louis Berthollet

Charakteristika von chemischen Reaktionen

1) Stoffumwandlung

2) Energieumsatz

3) Umkehrbarkeit

Charakteristika von chemischen Reaktionen im Teilchenmodell

betrachtet1) Stoffumwandlung: Teilchen gruppieren sich neu.

Das geschieht, wenn sie genügend heftig und richtig orientiert aufeinandertreffen.

2) Energieumsatz: Energieaufwand um Teilchenverbände zu lösen; wenn Verbände gebildet werden, wird Energie frei.

3) Umkehrbarkeit: „neue“ Gruppierung von Teilchen verändert sich durch erneutes Zusammentreffen wieder zur „alten“ Gruppierung.

Hain, K. et al. Chemie macchiato, Pearson Studium 2007

Hin- und Rückreaktion laufen ab!

Im „Gleichgewicht“ befindet sich eine Reaktion, wenn Hin- und Rückreaktion gleich schnell ablaufen.

Excel-Datei A + B C + D

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

1.20E+06

0 20 40 60 80 100

Konz.Edukt

Konz. Produkt

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

1.20E+06

0 20 40 60 80 100

Konz.Edukt

Konz. Produkt

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

1.20E+06

0 20 40 60 80 100

Konz.Edukt

Konz. Produkt

0.00E+00

2.00E+05

4.00E+05

6.00E+05

8.00E+05

1.00E+06

1.20E+06

0 20 40 60 80 100

Konz.Edukt

Konz. Produkt

Ein Gleichgewicht stellt sich ein

http://www.rrr.de/anja/umaterial/pics/chemgg_apfelkrieg02.jpg

Hin- und Rückreaktion

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Das Massenwirkungsgesetz

„wirksame Masse“ = Konzentration (veraltet)

Reaktionsgleichung:

a A + b B x X + z Z

Massen-

wirkungsgesetz: )B(c)A(c

)Z(c)X(cK

ba

zx

Interpretation von

Ausgangssituation: Alle Stoffe im stöchiometrischen Verhältnis gemischt (a A und b B und x X und z Z in einem geschlossenen System). Bildet sich nun

a) viel Produkt: dann ist K gross, „das Gleichgewicht liegt auf Produktseite“

b) viel Edukt: dann ist K klein, „das Gleichgewicht liegt auf Eduktseite“

)B(c)A(c

)Z(c)X(cK

ba

zx

Beeinflussen der Gleichgewichtslage

Hain, K. et al. Chemie macchiato, Pearson Studium 2007

Zugabe eines Edukts

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Zugabe eines Edukts: Beispielrechnung

A + B C, K=0.15

Gleichgewicht 1:

10 A + 20 B 30 C

Zugabe von 168A: Neues Ggw stellt sich ein:

160 A + 2 B 48 C

Wenn ein teuer Stoff möglichst vollständig reagieren soll, gibt man den Reaktionspartner „im Überschuss“ zu.

Entzug eines Produkts

z.B. Produkt abdestillieren; Produkt ausfrieren; Produkt in Lösemittel lösen ...

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Temperaturveränderung

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Wie geht das?

Wärmezufuhr begünstigt die endotherme Reaktion

Hain, K. et al. Chemie macchiato, Pearson Studium 2007

Wie geht das?

Abkühlen begünstigt die exotherme Reaktion

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Temperaturabhängigkeit

2 NO2 (g) N2O4 (g)

braun farblos

Hinreaktion: exotherm

Rückreaktion: endotherm

Druckabhängigkeit

Hain, K. et al. Chemie macchiato, Pearson Studium 2007

2 NO2 (g) N2O4 (g)Druck-Druck-abhängigkeitabhängigkeit

2

2K 0.13

4

2

4Q 0.06

8

2

5K 0.14

6

Folie von S. Stieger, Kanti Solothurn

Ammoniaksynthese

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

Die Hinreaktion ist exotherm.

Wie wirken sich Änderungen von Druck und Temperatur auf die Gleichgewichtslage aus?

)H(c)N(c

)NH(cK

23

2

32

Ammoniakbildung in Abhängigkeit von Druck und TemperaturAmmoniakbildung in Abhängigkeit von Druck und Temperatur

Folie von S. Stieger, Kanti Solothurn

H HH H

H HN N

H H H HH H

H HH

H HN N

H HH H

H HN N

HH

H H

HHN N

H

HN

H

H

H

N

H

H

H

H

NH

H

H

N

H

Ammoniak-Synthese

Fe-Katalysator

Folie von S. Stieger, Kanti Solothurn

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