EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Gleichgewichtslage chemischer Reaktionen KM-6: Gleichgewicht – Übertragung 93 93 Abb. 093–2: Das Gedankenexperiment Chemische Reaktion und Gleichgewichtslage Die Lage des Gleichgewichtes ist von Reaktion zu Reaktion verschieden. Be- trachtet man die eingangs erwähnten drei Fälle so gilt. 1. Bei den praktisch vollständig ablaufenden Reaktionen ist die Rück- reaktion stark gehemmt (man spricht auch von „irreversiblen“ Reaktionen). Das Gleichgewicht wird erst erreicht, wenn fast alle Edukte reagiert haben. Man sagt, „das Gleichgewicht liegt bei den Produkten“ oder „das Gleichgewicht liegt rechts“. 2. Bei Reaktionen die kaum zu Produkten führen sagt man, „das Gleichgewicht liegt bei den Edukten“ oder „das Gleichgewicht liegt links“. 3. Liegen Edukte und Produkte in vergleichbaren Mengen vor, sagt man „das Gleichgewicht liegt in der Mitte“. Der Gleichgewichtspfeil Reaktionen mit einer merklichen Rückreaktion heißen reversibel. Da bei jeder Reaktion, zumindest formal, eine Rückreaktion eintritt, können alle Reaktionen mit einem doppelten Reaktionspfeil versehen werden: A + B D + E Manchmal verwendet man Pfeile ungleicher Länge, um schon mit dem Reakti- onspfeil die Lage des Gleichgewichts anzudeuten. A + B D + E bzw. A + B D + E Geht man von D und E als Edukte aus, stellt sich das Gleichgewicht wieder beim selben Konzentrationsverhältnis ein. Es wird also, unabhängig von welcher Seite man sich nähert, immer derselbe Gleichgewichtszustand erreicht. Der Stechheberversuch ist eine Möglichkeit experimentell dem Phänomen näher zu kommen. Er zeigt auch, dass das Erreichen des Endzustandes, unabhängig von der Startposition ist. Der „menschliche“ Vergleich Es gibt verschiedene Möglichkeiten um das Phänomen Gleichgewicht mit All- tagsbeispielen zu verdeutlichen. Ein Problem ist aber immer, dass Menschen, zum Unterschied von chemischen Stoffen, ermüden, dazu lernen usw. und der erreichte Zustand nie wirklich reproduzierbar ist. Daher nur ein Gedankenexperiment: Ein südeuropäischer Supersportler S und ein unsportlicher Nordeuropäer U (egal ob männlich oder weiblich) treffen sich am Tennisplatz. S und U haben ihre sehr unterschiedlichen sportlichen Fähigkeiten, aber sie ändern sich im Laufe des Spiels nicht. U hat 100 Bälle auf seiner Seite des Tennisplatzes liegen. Aufgabe beider Spieler ist es, den Platz möglichst frei von Tennisbällen zu halten. Am Anfang kann U aus dem Vollen schöpfen und wirft Bälle auf die andere Seite, S muss zu Beginn viel Laufen um die wenigen Bälle zu erreichen. Irgendwann einmal schießt S einen Ball zu U und U einen Ball zu S. Ab diesem Zeitpunkt ändert sich die Ballanzahl auf beiden Plätzen nicht mehr. In Anbetracht der unterschiedlichen Sportlichkeit hat U 80 Bälle auf seiner Seite und S 20 Bälle. Wiederholt man das Spiel bei einer Temperatur am Centercourt von 40 °C, so beeinflusst das die Sportlichkeit vom sonnengewöhnten S kaum. U kann sich aber bei der Hitze kaum bewegen. Auf einmal liegen 90 Bälle bei U und nur mehr 10 Bälle bei S. Wiederholt man das Spiel bei einer Temperatur von 10 °C, sieht die Situation wieder anders aus. U springt vergnügt am Platz herum, während S vor lauter Zittern, kaum einen Ball werfen kann. Plötzlich liegen nur mehr 60 Bälle bei U und 40 Bälle bei S. Was passiert, wenn man das Netz höher macht? Dieses Hindernis beeinträchtigt beide Spieler und ändert an der Anzahl der Bälle im Gleichgewicht nichts. Schüler-Experiment 4.1 Der Stechheberversuch Abb. 093–1: Verschieden ablaufende Reak- tionen (bei Raumtemperatur) VS N 2 + 3 H 2 2 NH 3 N 2 + O 2 2 NO 2 H 2 + O 2 2 H 2 O Reaktion läuft de facto vollständig ab: Reaktion läuft praktisch nicht ab: Reaktion läuft teilweise ab: 1 2 3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv