EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Reaktionsqotient „Q“ KM-6: Gleichgewicht – Übertragung 95 95 Der Reaktionsquotient Q Der Reaktionsquotient Q wird wie die Gleichgewichtskonstante entsprechend demMassenwirkungsgesetzes formuliert. Es werden hier allerdings Momentan- konzentrationen eingesetzt. Der Gleichgewichtszustand ist noch nicht erreicht. Ist Q größer als K , müssen die Stoffe zu den Edukten (nach „links“) reagieren, um den Endzustand zu erreichen. Ist Q kleiner als K , müssen die Stoffe zu den Produkten (nach „rechts“) reagieren, um den Endzustand zu erreichen. Das Erreichen des Gleichgewichtszustands Unabhängig von welchem Ausgangszustand man ausgeht, wird der Gleichge- wichtszustand bei den gegebenen Bedingungen erreicht. Anhand der folgenden einfachen und allgemeinen Reaktion soll diese Aussage verbal und graphisch anhand eines Diagramms diskutiert werden. Die allgemeine Reaktion A B läuft nicht vollständig ab. Es stellt sich ein Gleichgewicht ein. Die Gleichgewichtskonstante K für diese fiktive Reaktion beträgt bei diesen Be- dingungen: K = 1/3 Im folgenden werden 3 verschiedene Möglichkeiten mit unterschiedlichen Aus- gangskonzentrationen durchdacht. 1. In einem Reaktionsgefäß von 1 L werden bei einer bestimmten Tem- peratur 2 mol A gebracht (Abb. 95–1). Q = B/A = 0/2 = 0 Q < K ⇒ Verschiebung zu Stoff B bis Q = K . Daraus ergibt sich, dass im Gleichgewichtszustand 1,5 mol A und 0,5 mol B vorhanden sind. 2. In das Reaktionsgefäß werden bei derselben Temperatur wie im 1. Fall 2 mol B gegeben (Abb. 95–2). Q = 2/0 = unendlich Q > K ⇒ Verschiebung zu Stoff A bis Q = K . Es wird wieder der Gleichgewichtszustand mit 1,5 mol A und 0,5 mol B erreicht. 3. Es werden bei derselben Temperatur wie im 1. und 2. Fall 1 mol A und 1 mol B zur Reaktion gebracht (Abb. 95–3). Q = 1/1 = 1 Q > K ⇒ Verschiebung zu Stoff A bis Q = K . Es wird wieder der Gleichgewichtszustand mit 1,5 mol A und 0,5 mol B erreicht. Beispiel #1 Man gibt bei der gleichen Reaktion wie oben ( K = 1/3) 3 mol A in das Reak- tionsgefäß. Berechne die Stoffmengen von A und B im Gleichgewicht. Q = B/A = 0/3 = 0 das Gleichgewicht ist noch nicht erreicht K = x/(3–x) c 1/3 = x/(3–x) c 4x = 3 c x = 0,75 c A = 2,25 c B = 0,75 #2 Man gibt bei der gleichen Reaktion wie oben ( K = 1/3) 5 mol B in das Reak- tionsgefäß. Berechne die Stoffmengen von A und B im Gleichgewicht. Q = B/A = 5/0 = ∞ das Gleichgewicht ist noch nicht erreicht K = (5–x)/x c 1/3 = (5–x)/x c 4x = 15 c x = 3,75 c A = 3,75 c B = 1,25 Abb. 095–1: Verlauf von Q während der Reaktion 1 Q Reaktionsverlauf (Zeit) 1 0 1 3 2 3 K Einstellung des Gleichgewichtes Q A B Zustand beim Start Zustand im Gleichgewicht [B] [A] 0 2 Q = = = 0 1 3 Q = = K Abb. 095–2: Verlauf von Q während der Reaktion 2 [B] [A] 2 0 Q = = = ∞ 1 3 Q = = K Q Reaktionsverlauf (Zeit) 1 0 1 3 2 3 K Einstellung des Gleichgewichtes Q A B Zustand beim Start Zustand im Gleichgewicht [B] [A] 1 1 Q = = = 1 1 3 Q = = K Q Reaktionsverlauf (Zeit) 1 0 1 3 2 3 K Einstellung des Gleichgewichtes Q A B Zustand beim Start Zustand im Gleichgewicht Abb. 095–3: Verlauf von Q während der Reaktion 3 PLUS Nur z Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv