Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Das Wichtigste I4 112 Die Formulierung von K Das dynamische Gleichgewicht bei der Bildung des Essigsäureethylesters wurde erstmals von dem französischen Chemiker Marcelin Berthelot (1827–1907) gründlich studiert. Die Formu- lierung des Massenwirkungsgesetzes erfolgte 1867 durch die norwegischen Forscher Cato Guldberg (1836 –1902) und Peter Waage (1833–1900). Um das Massenwirkungsgesetz theoretisch zu begründen, sind zwei voneinander völlig unabhängige Wege möglich: 1. Die K i n e t i k erlaubt die Berechnung der Zahl von Zusammenstößen zwischen Stoffteilchen. Mithilfe von Wahrscheinlichkeiten für eine erfolgreiche Reaktion kann die Reaktionsgeschwindigkeit – wie oben gezeigt – formuliert werden. 2. Die T h e r m o d y n a m i k hat sich entwickelt, um die Leistung und Grenzen von Wärmekraft- maschinen verständlich zu machen. Die dort gefundenen Gesetzmäßigkeiten lassen sich auch auf chemische Reaktionen anwenden. Die Triebkraft der reagierenden Reinstoffe bestimmt die Größe der Gleichgewichtskonstanten K. Es ist heutzutage möglich, aus den thermodynamischen Kenngrößen der reagierenden Stoffe die Gleichgewichtskonstanten für alle Druck- und Temperaturbedingungen zu berechnen. Die Thermodynamik ist eine völlig abgeschlossene und hervorragend bewährte Theorie. H 2 + I 2 2 HI H 2 + I 2 HI + HI K = c(HI) . c(HI) c(H 2 ) . c(I 2 ) c(H 2 ) . c(I 2 ) = c 2 (HI) Beispiel 2: Dieses Beispiel zeigt, dass der stöchiometrische Koeffizient als Exponent im MWG aufscheint: K = Multiplikation von c(Produkte) stöchiometrischer Koeffizient Multiplikation von c(Edukte) stöchiometrischer Koeffizient CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OH CH 3 COOCH 2 CH 3 + H 2 O Beispiel 1: Maß für die Zusammenstöße von Säure- und Alkohol-Molekülen = c(Säure) . c(Alkohol) Maß für die Zusammenstöße von Ester- und Wasser-Molekülen = c(Ester) . c(Wasser) k ab , k rück = Bruchteil der erfolgreichen Zusammenstöße Im dynamischen Gleichgewicht gilt: Hin- und Rückreaktion kompensieren sich bzw. Reaktionsgeschwindigkeit für Hinreaktion = Reaktionsgeschwindigkeit für Rückreaktion. Daraus folgt: c(Säure) . c(Alkohol) . k ab = c(Ester) . c(Wasser) . k rück Umgeformt: Verallgemeinerung Das MWG formuliert die Bedingung für das dynamische Gleichgewicht: Cato Guldberg (1836–1902) Peter Waage (1833–1900) k ab = K = c(Ester) . c(Wasser) . k rück c(Säure) . c(Alkohol) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv