Chemisches Gleichgewicht: Grundlagen, Dynamik und Le Chatelier-Prinzip
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Chemisches Gleichgewicht
Wenn ein Prozess reversibel ist, liegt ein chemisches Gleichgewicht vor. Ein Beispiel ist Wasser und Eis. Wenn eine Reaktion jedoch irreversibel ist, wie beim Verbrennen von Papier, stellt sich kein Gleichgewicht ein.
Die Reaktion läuft ab, bis entweder die Reagenzien erschöpft sind oder die Bedingungen (z.B. durch Stoppen des Prozesses) dies verhindern.
Chemische Spontaneität
Die Spontaneität einer chemischen Reaktion beschreibt die Fähigkeit eines Reaktionssystems, sich unter bestimmten Bedingungen (Druck, Temperatur, Konzentration der Produkte und Reagenzien etc.) von den Ausgangsstoffen hin zu den Produkten zu bewegen.
Gleichgewichtskonstante
In einer allgemeinen chemischen Reaktion hängt die Gleichgewichtskonstante ausschließlich von der Temperatur und dem Druck ab.
Dynamischer Charakter des chemischen Gleichgewichts
Das chemische Gleichgewicht ist dynamisch. Das bedeutet nicht, dass die Reaktion stillsteht. Vielmehr bilden und zerfallen in jeder Zeiteinheit gleich viele Moleküle der beteiligten Stoffe in beide Richtungen des Prozesses.
Das Prinzip von Le Chatelier
Wird ein System im chemischen Gleichgewicht durch eine Änderung von Temperatur, Druck oder Konzentration gestört, verschiebt das System seine Gleichgewichtszusammensetzung so, dass es dieser Störung entgegenwirkt.
Homogene Gleichgewichte
Dieses Gleichgewicht gilt für Reaktionen, bei denen alle beteiligten Spezies in der gleichen Phase vorliegen.
Heterogene Gleichgewichte
Dies ist eine reversible Reaktion, bei der die Reaktanden und Produkte in verschiedenen Phasen vorliegen.
Reaktionsquotient
Der Reaktionsquotient hat die gleiche Form wie die Gleichgewichtskonstante, bezieht sich jedoch auf beliebige Konzentrationswerte, die nicht notwendigerweise die Gleichgewichtskonzentrationen sind.
Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik
Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie in einem geschlossenen System dazu neigt, sich gleichmäßig zu verteilen, bis das System das thermische Gleichgewicht erreicht hat.
Entropie
Die Entropie ist das Maß für die Unordnung der Moleküle eines Körpers oder das Ausmaß der Unumkehrbarkeit eines Prozesses, selbst nachdem eine Energieumwandlung stattgefunden hat.