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1. Merkmale und Einflussfaktoren auf das chemische Gleichgewicht
1.1 Vorraussetzung
Kann sich nur bei umkehrbaren Reaktionen in einem geschlossenen oder abgeschlossenen thermodynamischen System einstellen.
1.2 Merkmale
1. durch einen unvollständigen Stoffumsatz gekennzeichnet das heißt Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte liegen nebeneinander vor.
2. Hin- und Rückreaktionen verlaufen mit gleicher Geschwindigkeit.
3. Das Gleichgewicht ist ein dynamischer Zustand obwohl makroskopisch die Konzentration der Reaktion konstant sind, erfolgt im mikroskopischen Bereich ein ständiger Stoffumsatz.
2. Einfluss der Reaktionsbedingungen
- Temperatur
Reaktionsbedingungen
Auswirkung
Temperatur
Erhöhung
Begünstigt endotherme Reaktionen
Verringerung
Begünstigt exotherme Reaktionen
2.1
2.2 Versuch (zur Veränderung des Gemisches)
2.2.1 Aufbau
drei Glaskolben, mit gleichem Gemisch aus Distickstofftetraoxid (N2O4) und Stickstoffdioxid (NO2), in drei Bechergläser mit unterschiedlicher Temperatur 0°C, 25°C und 100°C stellen
2.2.2 Beobachtung
Das Gemisch im auf 0°C abgekühlten Kolben zeigt ein nur schwache hellbraune Färbung, der auf 25°C erhitzte Kolben ist braun und der auf 100°C zeigt ein tiefe dunkelbraune Färbung.
2.2.3. Auswertung
Die Reaktionstemperatur beeinflusst das Konzentrationsverhältnis von farblosen N2O4 und dunkelbraunen NO2. Wird das chemische Gleichgewicht einer erhöhten Temperatur ausgesetzt, so kann sich mehr NO2 bilden, wobei Wärmeenergie in chemische Energie umgewandelt wird. Umgekehrt verändert sich die Lage des Gleichgewichts bei Temperaturerniedrigung; es entsteht vermehrt N2O4.
2.3 Prinzip des kleinsten Zwanges
Mit steigender Temperatur verschiebt sich bei exothermen Reaktionen die Lage des chemischen Gleichgewichts nach links. Bei endothermen Reaktionen wird die Gleichgewichtskonstante mit zunehmender Temperatur dagegen größer.
3. Einfluss der Reaktionsbedingung
- Druck
3.1.
Reaktionsbedingungen
Auswirkung
Druck
Erhöhung
Begünstigt Gasreaktionen, die unter Volumenabnahme verlaufen
Verringerung
Begünstigt Gasreaktionen, die unter Volumenzunahme verlaufen
3.2. Zu versuch 2.3 (Veränderung durch Druck)
Unterwirft man das gleiche chemische Gleichgewicht einem erhöhten Druck, dann steigt der N2O4-Anteil. Das aus 2 mol NO2 nur 1 mol N2O4 entsteht, verringert sich das Volumen des Systems bei dieser Dimerisierung. Durch die Volumenverringerung wird die Druckerhöhung teilweise Kompensiert, als ob das System versuchen würde, dem äußeren Zwang des hohen Umgebungsdrucks auszuweichen.
3.3Prinzip des kleinsten Zwanges
Bei Reaktionen, die unter Volumenabnahme verlaufen, bewirkt eine Druckerhöhung eine Verschiebung des Gleichgewichts zu den Produkten. Nimmt dagegen bei einer Reaktion das Volumen zu, bewirkt eine Druckerhöhung eine Verschiebung des Gleichgewichtes zugunsten der Ausgangsstoffe.
4. Allgemein zur Temperatur und Druck
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.
5. Einfluss der Reaktionsbedingung
- Konzentration
5.1
Reaktionsbedingungen
Auswirkung
Konzentration
Änderung der
Konzentration eines oder mehrerer Reakten
- Keine Beeinflussung der Gleichgewichtslage
- Veränderung der Ausbeute durch Störung des Gleichgewichtes
- Erhöhung der Ausbeute im Überschuss oder durch Entfernung eines Produktes aus dem Gleichgewicht
5.2 Kurz gefasst
Die Gleichgewichtskonstante ist konzentrationstunabhängig. Erhöht man die Konzentration eines Eduktes, muss sich im Gleichgewicht auch die Konzentration der Produkte erhöhen, weil die Gleichgewichtskonstante bei gegebener Temperatur und Druck konstant bleibt.
5.3
Obwohl die Lage des chemisches Gleichgewichts Konzentrationstunabhängig ist, kann man die Ausbeute der Reaktion durch Veränderungen der Konzentration eines oder mehrer Reaktantent beeinflussen.
5.4 Änderung der Konzentration
Durch Änderung der Konzentrationen der an einer umkehrbaren Reaktion beteiligten Stoffen wird das chemische Gleichgewicht gestört. Die Ausbeute an Produkten kann dadurch erhöht werden, dass die Konzentration eines Eduktes erhöht oder ein Produkt aus dem Reaktionssystem entfernt wird.
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