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Prinzip des kleinsten Zwanges
Es erlaubt qualitative, jedoch keine quantitativen Aussagen zur Änderung der Lage des chemischen Gleichgewichtes.
Von Le Chatelier
Nach Le Chatelier führt die Störung eines Gleichgewichts durch Änderung der Reaktionsbedingungen zu einer Verschiebung des Gleichgewichts in die Richtung, die der Störung entgegen wirkt.
Chemie - Duden
Chemisches Gleichgewicht
1.3 Massenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante
Im chemischen Gleichgewicht ist der Quotient aus dem Produkt der Konzentrationen der Reaktionsprodukte und dem Produkt der Konzentrationen der Ausgangsstoffe bei einer bestimmten Temperatur eine konstante Größe. Die Stöchiometriezahlen treten als Exponenten der jeweiligen Konzentrationen auf.
1.4 Zusammenhang zwischen Gleichgewichtskonstante und freier Standardreaktionsenthalpie
zwischen der freien Standardreaktionsenthalpie und der Gleichgewichtskonstante besteht folgender quantitative Zusammenhang:
ΔR G0 = -R
T
Ink
ΔR G 0 < 0 ⇒ K > 1
d.h. der Anteil der Produkte im Gleichgewicht ist höher als der Anteil der Edukte
ΔR G 0 > 0 ⇒ K < 1
d.h. der Anteil der Produkte im Gleichgewicht ist kleiner als der Anteil der Edukte
1.2 Einstellung des chemischen Gleichgewichts
Vhin = Vrück
Vhin - Vrück = 0
Im chemischen Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion in einem geschlossenen System gleichzeitig mit derselben Geschwindigkeit ab. Obwohl die Konzentrationen der Edukte und der Produkte konstant sind, findet auf Teilchenebene ein Stoffumsatz statt, sodass man von einem
dynamischen Gleichgewicht
spricht
1.1 Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen
Reaktionen, bei denen Hin- und Rückreaktion gleichzeit und ungehemmt erfolgen, nennt man
reversible Reaktionen
Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts
2.1 Einfluss der Temperatur und des Drucks
Wird auf ein im Gleichgewicht befindliches chemisches Reaktionssystem ein äußerer Zwang durch Temperatur- oder Druckänderung ausgeübt, so verlagert es sich so, dass es dem Zwang ausweicht.
2.2 Einfluss weiterer Reaktionsbedingungen
Die Gleichgewichtskonstante Kc ist konzentrationsunabhängig. Erhöht man die Konzentration eines Edukts,muss sich im Gleichgewicht auch die Konzentration der Produkte erhöhen, weil Kc bei gegebener Temperatur und Druck konstant bleibt
Durch Änderungen der Konzentrationen der an einer umkehrbaren Reaktion beteiligten Stoffe wird das chemische Gleichgewicht gestört. Die Ausbeute an Produkten kann dadurch erhöht werden, dass die Konzentration eines Edukts erhöht oder ein Produkt aus dem Reaktionssyster entfernt wird.
Katalysatoren haben keinen Einfluss auf die Gleichgewichtskonstante und damit auf die Lage des chemischen Gleichgewichtes. Sie verringern jedoch die Zeit,die zur Einstellung des chemischen Gleichgewichtes erforderlich ist.
Merkmale und Einflussfaktoren auf das chemische Gleichgewicht
Voraussetzung
chemisches Gleichgewicht kann nur bei einer umkehrbaren Reaktion in einem geschlossenen oder einem abgeschlossenen thermodynamischen System einstellen.
Merkmale
Gleichgewichtsreaktion ist durch einen unvollständigen Stoffumsatz gekennzeichnet
⇒ Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte liegen nebeneinander vor.
Hin- und Rückreaktion verlaufen mit gleicher Geschwindigkeit
Gleichgewicht ist ein dynamischer Zustand. Obwohl makroskopisch die Konzentrationen der Reaktorten konstant sind, erfolgt im mikroskopischen Bereich ein ständiger Stoffumsatz
Anwendung des Massenwirkungsgesetzes
3.1 Das Ammoniakgleichgewicht
3.2 Löslichkeitsgleichgewichte und Löslichkeitsprodukt
Das Löslichkeitsprodukt Kl eines Elektrolyten ist gleich dem Produkt der konzentrtionen seiner Ionen in einer gesättigten Lösung.
Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit sind temperaturabhängig. Aus diesem Grund sind die tabellierten Werte von Löslichkeitsprodukten für bestimmte Temperaturen angegeben, in der Rege. für 25°C.
Die Erhöhung der Konzentration einer Ionensorte duch
gleichionige Zusätze
führt zu einer Verringung der Löslichkeit eines Salzes, weil das Löslichkeitsprodukt konstant bleibt.
Gekoppelte Gleichgewicht
Die Löslichkeit von Stoffenkann durch Zugabe von Säuren oder Komplexbildern beeinflusst werden. In beiden Fällen liegt neben dem Löblichkeitsgleichgewicht ein weiteres chemisches Gleichgewicht vor und man spricht von
gekoppelten Gleichgewichten
Chemie -Schulbuch
Verschiebung chemischer Gleichgewichte
Temperaturabhängigkeit
exotherme
Reaktion (ΔrHm0 < 0).
⇒ Temperaturerhöhung: Verschiebung des Gleichgewichts in Richtung Ausgangsstoffe
endotherme
Reaktion (ΔrHm0 < 0)
⇒ Temperaturerhöhung: Bildung der Produkte
Reaktion: exotherm oder endotherm?
⇒ Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten nimmt mit der Temperatur zu → exotherm
Temperaturerniedrigung
: exotherme Reaktion →
Temperaturerhöhung
: endetherme Reaktion ←
Konzentrationsabhängigkeit
Gleichgewichtsverschiebungen beim Verdünnen von Lösungen treten immer dann auf, wenn sich durch den Ablauf der Reaktion die Anzahl der Teilchen ändert.
⇒ Beim Verdünnen wird immer diejenigen Reaktionsrichtung begünstigt, die zu einer Vergrößerung der Teilchenzahl führt.
Beispiel:
Verdünnen von Essigsäure (HAc). Der Anteil der Essigsäure-Moleküle nimmt ab und der Anteil der Wasserstoff-Ionen und der Acetat-Ionen nimmt zu.
Konzentrationserhöhung
:
Verringung der Teilchenzahl →
Konzentrationserniedrigung
: Vergrößerung der Teilchenzahl ←
Druckabhängigkeit
(nur bei Reaktionen mit Gasen)
wird häufig bei technischen Synthesen verwendet → um Ausbeute zu erhöhen
⇒ Bsp: Methanol
Reaktionen in der Gasphase
ohne Änderung
der Teilchenzahl ablaufen → Druck hat keinen Einfluss auf die Einstellung des Gleichgewichts
Druckerhöhung
:
Verringung der Teilchenzahl →
Druckerniedrigung
:
Vergrößerung der Teilchenzahl ←
Die Lage eines Gleichgewichts ist abhängig von
Temperatur
und
Konzentration
der beteiligten Stoffe sowie vom
Druck
, sofern es sich um
Gasreaktionen
handelt, bei denen sich die
Teilchenzahl
ändert.
⇒ Durch Veränderung dieser Bedingungen lässt sich die Lage eines Gleichgewichts verschieben.
Reaktionen im Gleichgewicht
Die meisten chemischen Reaktionen laufen nicht vollständig ab. Sie führen zu einem Gleichgewichtszustand, in dem Ausgangsstoffe und Produkte nebeneinander vorliegen. Hinreaktion und Rückreaktion laufen dann mit gleicher Geschwindigkeit ab.
⇒ dynamisches Gleichgewicht
Prinzips des kleinsten Zwanges
Nach Le Chatelier führt die Störung eines Gleichgewichts durch Änderung der Reaktionsbedingungen zu einer Verschiebung des Gleichgewichts in die Richtung, die der Störung entgegen wirkt.