WikiDer > Gleichgewichtskonstante

Das Gleichgewichtskonstante von a chemische Reaktion gibt an, in welche Richtung und wie eine Reaktion abläuft chemisches Gleichgewicht gelegen. Jeder Gleichgewichtsreaktion hat eine Gleichgewichtskonstante und hängt nur von der Temperatur und die Reaktanten, aber nicht vom Grad der Verteilung und Konzentration. Der Wert der Zahl sagt nichts über die Reaktionsrate.

Definition

Für eine gegebene chemische Reaktion

${displaystyle mathrm {a A b B ightleftharpoons c C d D} }$

a, b, c und d sind die Anzahl der Moläquivalente von Substanz/Ion A, B, C bzw. D.

dann gilt:

${displaystyle Q={frac {[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}}}$

Diese Formel wird die Konzentrationspause Gleichgewicht genannt. Für ein System im Gleichgewicht ist der Wert des Konzentrationsanteils Q gleich der Gleichgewichtskonstanten k:

${Anzeigestil Q=K}$

Der thermodynamische Ausdruck für die Gleichgewichtskonstante eines Systems, in dem Reaktanten R werden in Reaktionsprodukte umgewandelt p, jeweils mit einem gegebenen Koeffizienten ( ν_R und ν_p):

${displaystyle mathrm {sum _{R}u _{R}Rechtslinksharpunen sum _{P}u _{P}P} }$

wird allgemein beschrieben als:

${displaystyle K_{a}={frac {prod _{P}a_{P}^{u _{P}}}{prod _{R}a_{R}^{u _{R}}}}}$

Dieser Ausdruck, auch Gleichgewichtsgleichung genannt, ist die wichtige zentrale Gleichung in der theoretischen Herangehensweise an das chemische Gleichgewicht.

Ist ein System nicht im Gleichgewicht, Q also nicht gleich k und Gleichgewicht muss hergestellt werden. In diesem Fall ändert sich die Menge an Edukten und Produkten netto. Wenn das Gleichgewicht hergestellt ist, laufen die Reaktionen immer noch ab, aber das Nettoergebnis ist 0.

Je nach beschriebenem Material und erforderlichem theoretischen Korrektheitsgrad werden für [A] bis [D] unterschiedliche Felder ausgefüllt. Muss theoretisch völlig richtig sein Aktivitäten der verschiedenen Reagenzien und Produkte. Die chemische Realität wird dann besser beschrieben, insbesondere für konzentriertere Lösungen. Für die praktische Anwendung in verdünnten Lösungen gelten andere Regeln:

• Für gelöste Stoffe ist die Konzentration in mol L⁻¹ genommen
• Vor dem Gase wird der Partialdruck im Geldautomat genommen
• Vor dem feste Stoffe darf 1 eingetragen werden
• Vor dem Lösungsmittel darf 1 eingetragen werden

Eine Gleichgewichtskonstante größer als 1 zeigt an, dass sich das Gleichgewicht auf die Produktseite verschoben hat. Im Gleichgewicht ist mehr Produkt als Reaktant vorhanden. Je größer die Gleichgewichtskonstante, desto mehr Produkt wird gebildet. EIN kein Wert von weniger als 1 zeigt an, dass mehr Reaktant zurückbleibt als Produkt gebildet wird. Je kleiner die Gleichgewichtskonstante, desto weniger Produkt wird gebildet.

Reaktant und Produkt

Bei der obigen Definition ist es nicht wichtig, wie die Reaktion aufgezeichnet wird. Zur Beschreibung des Gleichgewichts z. B. der Reaktion zwischen Chlormonofluorid und Brommonoiodid einerseits und Brommonofluorid und Chlormonoiodid andererseits können zwei Bezeichnungen gewählt werden, je nachdem, welche Stoffkombination als Produkt gilt:

${displaystyle mathrm {ClF IBr ightleftharpons BrF ICl} }$

bei welchem:

${displaystyle mathrm {K_{d} = {frac {[BrF][ICl]}{[ClF][IBr]}}} }$

und

${displaystyle mathrm {BrF ICl ightleftharpons ClF IBr} }$

bei welchem:

${displaystyle mathrm {K_{d} = {frac {[ClF][IBr]}{[BrF][ICl]}}} }$

Der Wert des ersten Bruchs ist der gegenseitig des zweiten. In diesem Fall besteht keine Einigung darüber, was als Edukt und was als Produkt gilt. In Fällen, in denen, wenn die Reaktion in eine Richtung gelesen wird, 1 Partikel in mehrere zerfällt oder umgekehrt, wird die Reaktion als Aufbrechen des Partikels notiert. also werde Säurekonstanten immer notiert als Dissoziation der undissoziierten Säure, Löslichkeitsprodukte als Auflösung der solide, und die Stabilität von Komplexen als Zerfall des Komplexes beschrieben, ist die Konstante dann tatsächlich a imStabilität konstant.

Zahlenwerte

Da ähnliche Gleichgewichtskonstanten oft miteinander verglichen werden müssen und andererseits stark in sterk Größenordnung kann abweichen, [unter Verwendung des Logarithmus des K-Wertes. Damit sind die Gleichgewichtskonstanten der Reaktionen, bei denen H werden oft eingelassen und abgegeben, da pKz oder pKb erwähnen. Das p steht dann für den negativen Logarithmus zur Basis 10.

Einheiten

Thermodynamisch wird die Gleichgewichtskonstante K immer als a dimensionslos Menge definiert in Bezug auf die Aktivitäten der Reaktanten:

${displaystyle pmathrm {A} qmathrm {B} ightleftarrows rmathrm {C} smathrm {D} }$

p, q, r und s sind die Anzahl der Moläquivalente von Substanz/Ion A, B, C bzw. D.

dann gilt:

${displaystyle K={frac {{a(C)}^{r}{a(D)}^{s}}{{a(A)}^{p}a{(B)}^{q}} }}$

Aktivitäten werden bewusst dimensionslos gemacht, indem für jede Konzentration ein von Null verschiedener Bezugspunkt gewählt und entsprechend geteilt wird. Dieser Standard wird in der älteren thermodynamischen Literatur durch den Plimsoll-Zeichen (Ö). Leider verursacht dieses Zeichen auf Computern grafische Probleme, die oft fälschlicherweise durch ein o ersetzt werden müssen. (Auch hier..) Das Zeichen o kann den falschen Eindruck erwecken, dass wir eine Konzentration = 0 als Countdown-Punkt nehmen und das ist gerade nicht die Absicht, denn bei der Division durch Null treten Probleme auf.

Bei verdünnten Systemen wie Gasen und idealen Lösungen ist die Aktivität gleich der dimensionslosen Konzentration (oder Partialdruck):

${displaystyle a(A)={frac {conc(A)}{conc(default)}}}$

Bei nicht idealen Systemen wird die Abweichung von der Konzentration durch einen zusätzlichen dimensionslosen Koeffizienten γ (de Aktivitätskoeffizient) einführen:

${displaystyle a(A)=gamma .{frac {conc(A)}{conc(default)}}}$

Die Standardkonzentration hat immer einen Zahlenwert von eins, aber derselben Einheit wie die Konzentration des Edukts.Wenn als Countdown-Punkt 1 Mol pro Liter genommen wird und die Konzentration somit in Molarität ausgedrückt, können wir die Konzentration in eckigen Klammern als [A] und [1] schreiben.

Wenn wir diese Definition in die Definition für die Gleichgewichtskonstante einfügen, kann sie in drei Faktoren zerlegt werden:

${displaystyle K={frac {{gamma (C)}^{r}{gamma (D)}^{s}}{{gamma (A)}^{p}gamma {(B)}^{q}} }.{frac {{[C]}^{r}{[D]}^{s}}{{[A]}^{p}{[B]}^{q}}}.{frac {{ [1]}^{p}{[1]}^{q}}{{[1]}^{r}{[1]}^{s}}}=K(gamma).K(c). K^{ominus}}$

Idealerweise sind beide K_γ wenn K_Ö numerisch gleich 1, aber der letzte Faktor hat eine Dimension, nämlich die umkehren Einheiten von K_c.

An sich ist die Wahl des Countdown-Punktes frei, wir können auch 1 Mol pro Kilogramm verwenden (Molalität) oder nehmen Sie 1 Mol pro Mol (Molenbruch) und in einigen Fällen ist ein Molenbruch einer Molarität vorzuziehen. Es ist sogar möglich, für jeden Reaktanten einen anderen Countdown-Punkt zu verwenden. Für jedes Auswahlsystem ist K dimensionslos, jedoch wird der Zahlenwert von K in jedem System unterschiedlich sein... Wenn wir also K tabellarisch darstellen, können wir den Betrag von K . berechnen_c (die eigentliche Konzentrationspause) unterschreiben Unterlassung der Dimensionen, aber wir sollten erwähnen, was der Countdown war. Dies hat in der Literatur oft zu Verwirrung geführt.

Für reine Feststoffe und Flüssigkeiten (kondensierte Phasen) ist die Aktivität gleich eins und wenn sie an der Reaktion teilnehmen (zB wenn die Reaktion in Wasser abläuft und Wasser entsteht), fallen sie daher aus der Gleichgewichtskonstante heraus.

Salze

Viele Lösungen sind nicht ideal. Tatsächlich können nur Lösungen ungeladener Teilchen über einen vernünftigen Konzentrationsbereich als ideal angesehen werden. Lösungen von Salzen mit geladenen Ionen (z. B. Meerwasser) sind selten ideal. In diesem Fall ist der Faktor K_γ ungleich 1 und muss daher berücksichtigt werden. Der Wert von K_c wird dann teilweise von allen anderen in der Lösung vorhandenen Ionen bestimmt, auch wenn sie nicht am Gleichgewicht teilnehmen. Außerdem ist die Ladung der Ionen von großer Bedeutung. Dies drückt sich am besten in der Ionenstärke, das ist die Summe aller Konzentrationen gewichtet mit dem Quadrat der Last. Ein dreiwertiges Ion zählt also für 9 und ein zweiwertiges Ion für 4.

Die Gleichgewichtskonstante ist mehr oder weniger konstant, wenn die Ionenstärke konstant gehalten wird, aber das gleiche Gleichgewicht kann im Süßwasser an einer anderen Position liegen als im Meerwasser, da die Ionenstärke im Meerwasser viel höher ist.

Arten von Gleichgewichtskonstanten

Die folgende Liste ist keineswegs vollständig, listet jedoch einige der am häufigsten verwendeten Gleichgewichtskonstanten auf:

Benutzen

Die Konstante kann verwendet werden, um die Reaktion einer Mischung auf die Zugabe von . zu messen Reaktanten/Reagenzien B. bei der Synthese bestimmter Verbindungen bestimmt werden.

Die Löslichkeit von Salzen kann Löslichkeitsprodukt berechnet wird.

Siehe auch

• Bestimmung von Gleichgewichtskonstanten