QII - "Chemisches Gleichgewicht in Natur und Technik" (nur Grundlagen!!) Flashcards
Was ist das chemische Gleichgewicht?
Grundsätzlich kann sich bei jeder umkehrbaren, d.h. reversiblen, chemischen Reaktionen ein Gleichgewicht einstellen, da bei reversiblen Reaktionen Hin- und Rückreaktion ablaufen können. Chemische Reaktionen, die einen Gleichgewichtszustand einnehmen können, werden auch als Gleichgewichtsreaktionen bezeichnet.
Wie kommt es zum chemischen Gleichgewicht?
Obwohl Hin- und Rückreaktion beständig ablaufen, also Edukte in Produkte und diese wiederum in Edukte umgewandelt werden, verändern sich im Gleichgewicht die Konzentrationen der Edukte und Produkte nicht.
Das Verhältnis der Gleichgewichtskonzentrationen der Edukte und Produkte ist bei einer bestimmten Temperatur konstant und für jede Reaktion charakteristisch.
Im Gleichgewicht ist die Geschwindigkeit der Hinreaktion gleich der Geschwindigkeit der Rückreaktion.
Im Verlauf einer Gleichgewichtsreaktion nimmt die Aktivität der Edukte ständig ab. Dadurch verringert sich auch die Geschwindigkeit der Hinreaktion. Gleichzeitig nimmt die Aktivität der Produkte ständig zu. Dadurch vergrößert sich die Geschwindigkeit der Rückreaktion. Sind schließlich beide Reaktionsgeschwindigkeiten gleich, wird in gleichen Zeitspannen ebenso viel Produkt wie Edukt gebildet: Das Gleichgewicht ist erreicht.
Wie lautet das Massenwirkungsgesetz?
Was sagt die Glecihgewichtskonstante KC aus?
Dabei sagt die Gleichgewichtskonstante etwas darüber aus, auf welcher Seite der chemischen Gleichung sich das Gleichgewicht befindet: Eine Zunahme der Gleichgewichtskonstante K bedeutet eine Verschiebung des Gleichgewichts auf die Seite der Produkte, eine Abnahme von K bedeutet eine Verschiebung des Gleichgewichts auf die Seite der Edukte.
Zur Erklärung: Haben fast alle Edukte zu Produkten reagiert, so sagt man “das Gleichgewicht liegt bei den Produkten“.
- Ist die Gleichgewichtskonstante sehr groß (K > 1), liegt das Gleichgewicht praktisch vollständig auf der Seite der Produkte.
- Ist die Gleichgewichtskonstante sehr klein (K < 1), liegt das Gleichgewicht praktisch vollständig auf der Seite der Edukte.
Wann liegt das Gleichgewicht auf Seiten der Produkte?I
Ist die Gleichgewichtskonstante sehr groß (K > 1), liegt das Gleichgewicht praktisch vollständig auf der Seite der Produkte
Wann liegt das Gleichgewicht auf Seiten der Edukte?
Ist die Gleichgewichtskonstante sehr klein (K < 1), liegt das Gleichgewicht praktisch vollständig auf der Seite der Edukte.
Wie kann es zu einer Störung des Gleichgewichts kommen?
Und was besagt das Prinzip von LeChatelier?
Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese Störung wieder rückgängig macht. Dies nennt man deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten Zwang“: Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert.
Störungen sind:
- Zufuhr bzw. Entzug von Wärme
- Änderung des Volumens bei Gasreaktionen
- Änderungen der Stoffmengen
Wie wird das chemische Gleichgewicht durch eine Konzentrationsänderung beeinflusst?
Zufuhr bzw. Wegnahme eines Reaktionspartners verschiebt das Gleichgewicht in die Richtung, die einen Teil dieser Komponente verbraucht bzw. entstehen lässt.
Soll ein Gleichgewicht vollständig zugunsten eines Produkts ablaufen, genügt es, eines der Produkte aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen. Dadurch wird die Rückreaktion unterbunden.
Verändert man die Konzentration von einem der am Gleichgewicht beteiligten Stoffe, ändern sich die Konzentrationen aller anderen Partner.
Da das Gleichgewicht nur von der Temperatur und gegebenenfalls vom Druck abhängt, erfolgt die Änderung mit dem Ziel, das ursprüngliche Gleichgewicht wieder herzustellen
Wie wird das chemische Gleichgewicht durch eine Änderung der Temperatur beeinflusst?
Wärmeentzug begünstigt die Wärme liefernde (exotherme) Reaktion, Wärmezufuhr die Wärme verbrauchende (endotherme) Reaktion. Dadurch fällt die Temperaturänderung des Systems geringer aus als ohne Gleichgewichtsverschiebung.
Eine Temperaturänderung führt immer zu einer Änderung der Gleichgewichtskonzentrationen. Welche Konzentration dabei zunimmt bzw. abnimmt, hängt davon ab, ob die Bildung der Produkte exotherm oder endotherm ist:
Wie wird das chemische Gleichgewicht durch eine Druckänderung beeinflusst?
Das chemische Gleichgewicht von Reaktionen, an denen keine Gase beteiligt sind, wird kaum durch eine von außen bewirkte Volumenänderung beeinflusst. Sind hingegen gasförmige Stoffe beteiligt, wird das Gleichgewicht nur dann beeinflusst, wenn sich die Teilchenzahl in der Gasphase durch die Gleichgewichtsverschiebung ändert.
Eine Druckänderung wirkt sich nur in einem geschlossenen System auf das Gleichgewicht aus. Je nach Reaktionsbedingung kann man eine Druckänderung oder eine Volumenänderung feststellen: Das System verringert den durch eine Volumenverkleinerung erzeugten Druck, indem es zugunsten der Seite abläuft, die die geringere Teilchenzahl aufweist und somit das kleinere Volumen benötigt. Dadurch fällt die Druckerhöhung weniger stark aus als wenn die Gase zu keiner Reaktion fähig wären. Entsprechend verschiebt eine Volumenvergrößerung das Gleichgewicht in Richtung größerer Teilchenzahlen.
Die Lage des Gleichgewichts kann durch eine Druckerhöhung von außen beeinflusst werden:
- bei konstantem Reaktionsvolumen durch weitere Zufuhr von Edukten
- bei veränderlichem Reaktionsvolumen durch Kompression.
Findet die Reaktion in einem offenen System statt, kann das bei der Reaktion entstehende Gas ständig entweichen. Dadurch wird ständig neues Gas produziert, das wiederum entweicht. Diese Störung des Gleichgewichts führt dazu, dass es sich nicht einstellen kann: die Reaktion verläuft vollständig zur Produktseite.
Was besagt Brønsteds Säure/Base-Theorie?
Brønsted beschrieb eine Säure als ein Teilchen, welches Protonen (H+-Ionen) an einen Reaktionspartner, die sogenannte Base übertragen kann. Im Gegensatz zu Arrhenius sind Basen und Säuren nicht mehr bestimmte Stoffklassen, sondern definierte Teilchen, welche bestimmte Eigenschaften in einer Reaktion mit H+-Ionen zeigen. Eine Säure-Base-Reaktion nennt man Protolyse.
Was ist laut Brønsted eine Säure?
Man bezeichnet die Teilchen, welche die Protonen abgeben können, somit als Säuren oder Protonendonator.
Was ist laut Brønsted eine Base?
Teilchen, welche Protonen aufnehmen können, werden als Basen und demzufolge als Protonenakzeptoren bezeichnet.
Was zeigt die Säurekonstante?
Die Säurekonstante Ks ist eine Stoffkonstante und gibt Aufschluss darüber, in welchem Maße ein Stoff in einer Gleichgewichtsreaktion mit Wasser unter Protolyse reagiert.
KS ist die Gleichgewichtskonstante dieser Reaktion und damit ein Maß für die Stärke einer Säure. Sie wird meist als ihr negativer dekadischer Logarithmus, dem pKs-Wert angegeben.
Diesen KS-Wert erhält man aus K, wenn man K mit der konstanten Konzentration des Wassers (55,4 mol/l) multipliziert.
Wie zeigt K die Säurestärke?
Bei starken Säuren ist K groß, bei schwachen Säuren ist K dagegen klein.
Die Stärke einer Säure beschreibt das Ausmaß dieser Fähigkeit. Diese ist jedoch abhängig von der Fähigkeit eines Reaktionspartners, das Proton aufzunehmen.
Was zeigt die Basenkonstenate?
Die Basenkonstante (KB) ist eine Größe, welche angibt, in welchem Maße eine Base in einem Lösungsmittel alkalisch reagiert.
Auch hier bleibt die Konzentration des Wassers nahezu gleich und lässt sich gleich in die Gleichung mit einbeziehen um KB zu errechnen:
