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Das chemische Gleichgewicht

Definition

  • Reaktion in beide Richtungen möglich
  • Konzentration von Edukten und Produkten änder sich nicht mehr
  • Zu jedem Zeitpunkt reagieren gleichviel Edukte zu Produkten wie umgekehrt
  • Reaktion steht nicht still
  • dynamisches Gleichgewicht

Allgemeine Reaktion

A + B C + D

Edukte Produkte

A + B C + D

Edukte Produkte

Beispiel

Wasserstoff + Iod Iodwasserstoff

H2 + I2 2HI

Voraussetzungen

  • muss eine reversible Reaktion sein

  • geschlossenes System

Voraussetzungen

Reaktionsverlauf

  • verlaufen parallel
  • Gleichgewichtszustand kann durch einen Katalysator schneller erreicht werden

Reaktionsverlauf

Gleichgewichtskonstante

  • jede Reaktion hat seine eigene Gleichgewichtskonstante
  • gibt an auf welcher Seite das Gleichgewicht liegt
  • K < 1 = Eduktseite
  • K > 1 = Produktseite
  • K = 1 = liegt GG in der Mitte
  • Reaktion kann durch dieses Wissen beeinflusst werden

Massenwirkungsgesetz

  • aA + bB cC + dD
  • Herleitung:
  • Hinreaktion Vhin = c^a(A) ∙ c^b(B)
  • Rückreaktion: Vrück = c^c(C) ∙ c^d(D)
  • daraus Folgt:

Massenwirkungsgesetz

Beispiel

Reaktionsgleichung: 3H2 + N2 2NH3

  • In das MWG einsetzen:

Kc = c²(NH3) : c³(H2) ∙ c(N2)

  • Stoffmengenkonzentration für c einsetzen:

Kc = (0,095 mol/L)² : (1,50 mol/L)³ ∙ (1,13 mol/L)

= 0,0024 L²/mol²

Le Chatelier - Prinzip des kleinsten Zwanges

  • man kann einen Zwang auf die Reaktion ausüben
  • Zwang wird durch verschieben des Gleichgewichts minimiert
  • Konzentration von Edukten und Produkten durch Einflussfaktoren beeinflusst werden

Druck

  • sinvoll wenn Gase beteiligt sind
  • unterschiedlich viele Teilchen auf der Edukt und Produkt seite

Erhöhung:

  • GG verschiebt sich auf die Seite mit weniger Teilchen

Senkung:

  • Teilchen müssen dem Zwang nicht mehr ausweichen -> reagieren zurück

Beispiel:

  • N2 + 3H2 2NH3

Tempertur

Erhöhung:

  • GG wird auf die Seite der endothermen Reaktion verschoben
  • bei der Aufnahme von Wärmne können mehr Produkte reagieren

Senkung:

  • GG wird auf die Seite der exothermen Reaktion verschoben
  • es kann mehr Wärme austreten

Beispiel:

  • 2NO2 N2O4 + Energie

Konzentration

  • Konzentration zwischen Produkt und Edukt ist festgelegt
  • Stoffe versuchen nach dem künstlichen Eingreifen das GG wieder herzustellen

künstliche Zugabe eines Stoffes:

  • reagieren mehr Teilchen
  • Durch zugabe von Edukten entstehen mehr Proukte

künstliche Entfernung eines Stoffes:

  • Verhältnis muss ausgeglichen werden
  • Stoff wird automatisch nachgebildet

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