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Gleichgewichtskonstante Kc und wie man sie berechnet

 

Gleichgewichtskonstantendefinition

Die Gleichgewichtskonstante ist der Wert des Reaktionsquotienten, der aus dem Ausdruck für das chemische Gleichgewicht berechnet wird. Sie hängt von der Ionenstärke und der Temperatur ab und ist unabhängig von den Konzentrationen der Reaktanten und Produkte in einer Lösung.

 

Berechnung der Gleichgewichtskonstante

Für die folgende chemische Reaktion:
aA (g) + bB (g) ↔ cC (g) + dD (g)

Die Gleichgewichtskonstante K c wird unter Verwendung von Molarität und Koeffizienten berechnet:

K c=[C] c [D] d / [A] a [B] b

wo:

[A], [B], [C], [D] usw. sind die molaren Konzentrationen von A, B, C, D (Molarität)

a, b, c, d usw. sind die Koeffizienten in der ausgeglichenen chemischen Gleichung  (die Zahlen vor den Molekülen)

Die Gleichgewichtskonstante ist eine dimensionslose Größe (hat keine Einheiten). Obwohl die Berechnung normalerweise für zwei Reaktanten und zwei Produkte geschrieben wird, funktioniert sie für eine beliebige Anzahl von Teilnehmern an der Reaktion.

 

Kc im homogenen vs. heterogenen Gleichgewicht

Die Berechnung und Interpretation der Gleichgewichtskonstante hängt davon ab, ob es sich bei der chemischen Reaktion um ein homogenes oder ein heterogenes Gleichgewicht handelt.

  • Alle Produkte und Reaktanten befinden sich für eine Reaktion im homogenen Gleichgewicht in derselben Phase. Zum Beispiel könnte alles eine Flüssigkeit sein oder alle Arten könnten Gase sein.
  • Für Reaktionen, die ein heterogenes Gleichgewicht erreichen, ist mehr als eine Phase vorhanden. Normalerweise sind nur zwei Phasen vorhanden, wie z. B. Flüssigkeiten und Gase oder Feststoffe und Flüssigkeiten. Feststoffe werden im Gleichgewichtsausdruck weggelassen.

 

Die Bedeutung der Gleichgewichtskonstante

Für jede gegebene Temperatur gibt es nur einen Wert für die Gleichgewichtskonstante. K ändert sich nur , wenn sich die Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, ändert. Sie können einige Vorhersagen über die chemische Reaktion treffen, basierend darauf, ob die Gleichgewichtskonstante groß oder klein ist.

Wenn der Wert für K c sehr groß ist, begünstigt das Gleichgewicht die Reaktion nach rechts, und es gibt mehr Produkte als Reaktanten. Die Reaktion kann als „vollständig“ oder „quantitativ“ bezeichnet werden.

Wenn der Wert für die Gleichgewichtskonstante klein ist, begünstigt das Gleichgewicht die Reaktion nach links, und es gibt mehr Reaktanten als Produkte. Wenn sich der Wert von K c Null nähert, kann davon ausgegangen werden, dass die Reaktion nicht stattfindet.

Wenn die Werte für die Gleichgewichtskonstante für die Vorwärts- und Rückwärtsreaktion nahezu gleich sind, ist es ungefähr genauso wahrscheinlich, dass die Reaktion in die eine Richtung verläuft, und die andere und die Mengen an Reaktanten und Produkten sind nahezu gleich. Diese Art der Reaktion wird als reversibel angesehen.

 

Beispiel für eine Berechnung der Gleichgewichtskonstante

Für das Gleichgewicht zwischen Kupfer- und Silberionen:

Cu (s) + 2Ag + ⇆ Cu 2+ (aq) + 2Ag (s)

Der Ausdruck der Gleichgewichtskonstante wird geschrieben als:

Kc=[Cu 2+ ] / [Ag + ] 2

Beachten Sie, dass das feste Kupfer und Silber im Ausdruck weggelassen wurden. Beachten Sie auch, dass der Koeffizient für das Silberion ein Exponent bei der Berechnung der Gleichgewichtskonstante wird.

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