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Chemisches Gleichgewicht bei chemischen Reaktionen

Das chemische Gleichgewicht ist der Zustand, der auftritt, wenn sich die Konzentration der an einer chemischen Reaktion beteiligten Reaktanten und Produkte im Laufe der Zeit nicht netto ändert. Das chemische Gleichgewicht kann auch als „stationäre Reaktion“ bezeichnet werden. Dies bedeutet nicht, dass die chemische Reaktion notwendigerweise aufgehört hat, sondern dass der Verbrauch und die Bildung von Substanzen einen ausgeglichenen Zustand erreicht haben. Die Mengen an Reaktanten und Produkten haben ein konstantes Verhältnis erreicht, sind jedoch fast nie gleich. Es kann viel mehr Produkt oder viel mehr Reaktanten geben.

Dynamisches Gleichgewicht

Ein dynamisches Gleichgewicht tritt auf, wenn die chemische Reaktion weiter abläuft, aber eine Anzahl von Produkten und Reaktanten konstant bleibt. Dies ist eine Art von chemischem Gleichgewicht.

Schreiben des Gleichgewichtsausdrucks

Der Gleichgewichtsausdruck für eine chemische Reaktion kann als Konzentration der Produkte und Reaktanten ausgedrückt werden. Nur chemische Spezies in der wässrigen und gasförmigen Phase werden in den Gleichgewichtsausdruck einbezogen, da sich die Konzentrationen von Flüssigkeiten und Feststoffen nicht ändern. Für die chemische Reaktion:

jA + kB → lC + mD

Der Gleichgewichtsausdruck ist

K=([C] l [D] m ) / ([A] j [B] k )

K ist die Gleichgewichtskonstante
[A], [B], [C], [D] usw. sind die molaren Konzentrationen von A, B, C, D usw.
j, k, l, m usw. sind Koeffizienten in a ausgeglichene chemische Gleichung

Faktoren, die das chemische Gleichgewicht beeinflussen

Betrachten Sie zunächst einen Faktor, der das Gleichgewicht nicht beeinflusst: reine Substanzen. Wenn eine reine Flüssigkeit oder ein reiner Feststoff am Gleichgewicht beteiligt ist, wird angenommen, dass sie eine Gleichgewichtskonstante von 1 hat und von der Gleichgewichtskonstante ausgeschlossen ist. Beispielsweise wird mit Ausnahme von hochkonzentrierten Lösungen angenommen, dass reines Wasser eine Aktivität von 1 aufweist. Ein anderes Beispiel ist fester Kohlenstoff, der durch die Reaktion von zwei Carbommonoxidmolekülen unter Bildung von Kohlendioxid und Kohlenstoff gebildet werden kann.

Faktoren, die das Gleichgewicht beeinflussen, sind:

  • Die Zugabe von Reaktant oder Produkt oder eine Änderung der Konzentration beeinflusst das Gleichgewicht. Das Hinzufügen eines Reaktanten kann das Gleichgewicht in einer chemischen Gleichung nach rechts treiben, in der sich mehr Produkt bildet. Das Hinzufügen eines Produkts kann das Gleichgewicht nach links treiben, da sich mehr Reaktanten bilden.
  • Das Ändern der Temperatur verändert das Gleichgewicht. Eine steigende Temperatur verschiebt immer das chemische Gleichgewicht in Richtung der endothermen Reaktion. Eine abnehmende Temperatur verschiebt das Gleichgewicht immer in Richtung der exothermen Reaktion.
  • Das Ändern des Drucks beeinflusst das Gleichgewicht. Zum Beispiel erhöht das Verringern des Volumens eines Gassystems seinen Druck, was die Konzentration sowohl der Reaktanten als auch der Produkte erhöht. Durch die Nettoreaktion wird die Konzentration der Gasmoleküle gesenkt.

Das Prinzip von Le Chatelier kann verwendet werden, um die Verschiebung des Gleichgewichts vorherzusagen, die sich aus der Belastung des Systems ergibt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass eine Änderung eines Systems im Gleichgewicht eine vorhersehbare Verschiebung des Gleichgewichts bewirkt, um der Änderung entgegenzuwirken. Zum Beispiel begünstigt das Hinzufügen von Wärme zu einem System die Richtung der endothermen Reaktion, da dies die Wärmemenge verringert.

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