Merkmale und Einflussfaktoren auf das chemische Gleichgewicht

Ein chemisches Gleichgewicht kann sich nur bei einer umkehrbaren chemischen Reaktion im geschlossenen thermodynamischen System einstellen. Es kann durch Änderungen der Reaktionsbedingungen Temperatur, Druck oder Konzentration der Reaktanten auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden.

Voraussetzungen

Ein chemisches Gleichgewicht kann sich nur bei einer umkehrbaren Reaktion in einem geschlossenen oder einem abgeschlossenen thermodynamischen System einstellen.

Merkmale
1.Eine Gleichgewichtsreaktion ist durch einen unvollständigen Stoffumsatz gekennzeichnet, d.h. Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte liegen nebeneinander vor.
2.Hin- und Rückreaktion verlaufen im Gleichgewichtszustand mit gleicher Geschwindigkeit.
3.Das Gleichgewicht ist ein dynamischer Zustand. Obwohl makroskopisch die Konzentrationen der Reaktanten konstant sind, erfolgt im mikroskopischen Bereich ein ständiger Stoffumsatz (Bild 2)
Einfluss der Reaktionsbedingungen

Reaktionsbedingungen

Auswirkung

Temperatur
–Erhöhung
–Verringerung
–begünstigt endotherme Reaktionen
–begünstigt exotherme Reaktionen
Druck
–Erhöhung
 
–Verringerung
–begünstigt Gasreaktionen, die unter Volumenabnahme verlaufen
–begünstigt Gasreaktionen, die unter Volumenzunahme verlaufen
Konzentration
–Änderung der Konzentration eines oder mehrerer Reaktanten
–keine Beeinflussung der Gleichgewichtslage (K = konstant)
–Veränderung der Ausbeute durch Störung des Gleichgewichts
–Erhöhung der Ausbeute durch Einsatz eines Edukts im Überschuss oder durch Entfernen eines Produkts aus dem Gleichgewicht

Katalysatoren haben keinen Einfluss auf die Lage eines chemischen Gleichgewichts und auf die Ausbeute einer Reaktion. Sie beschleunigen nur die Einstellung des Gleichgewichts.

Die Gleichgewichtskonstante ist eine thermodynamische Größe, die sich aus den energetischen Unterschieden zwischen Ausgangsstoffen und Reaktionsprodukten ergibt. Sie kann quantitativ aus der freien Standardreaktionsenthalpie berechnet werden.

Δ R G 0   = Δ R H 0   –   T Δ R S 0   =   –   R   ·   T   ln K

Δ R G 0 ‌ - freie Standardreaktionsenthalpie Δ R H 0 - Standardreaktionsenthapie Δ R S 0 - Standartreaktionsentropie T - Temperatur R - allgemeine Gaskonstante K - thermodynamische Gleichgewichtskonstante

Die Reaktionstemperatur beeinflusst das Konzentrationsverhältnis der im Gleichgewicht liegenden Gase: farbloses Distickstofftetraoxid und dunkelbraunes Stickstoffdioxid.

Die Reaktionstemperatur beeinflusst das Konzentrationsverhältnis der im Gleichgewicht liegenden Gase: farbloses Distickstofftetraoxid und dunkelbraunes Stickstoffdioxid.

Einstellung der Konzentration (links) und der Einstellzeit (rechts) des chemischen Gleichgewichtes.

Einstellung der Konzentration (links) und der Einstellzeit (rechts) des chemischen Gleichgewichtes.

Ausbeute umkehrbaren Reaktion endotherm exotherm Volumenabnahme Volumenzunahme
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