Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier PDF

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Ausarbeitung zur Thermodynamik...

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Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier Die Forscher Henry Le Chatelier und Ferdinand Braun haben 1888 erkannt, dass sich die Lage des chemischen Gleichgewichts über Temperatur und Konzentration verschieben lässt (und auch durch Druck bei Gasen). Prinzipiell versuchen Systeme dem ‚äußeren Druck‘ durch Verschiebung des Gleichgewichts auszuweichen. Sie arbeiteten also äußeren Einflüssen entgegen (z. B. erhöhen sie die Temperatur durch exotherme Reaktionen, wenn sie abgekühlt werden). Dieses Verhalten von chemischen Gleichgewichten auf äußere Einflüsse wird als das Prinzip von Le Chatelier bezeichnet.

Gute Erklärung: https://de.wikipedia.org/wiki/Prinzip_vom_kleinsten_Zwang

Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier Das Gleichgewicht von Stickstoffdioxid und Distickstofftetroxid Stickstoffdioxidmoleküle befinden sich im Gleichgewicht mit Distickstofftetraoxid. Dieses Gleichgewicht ist temperaturabhängig und lässt sich durch abkühlen oder aufheizen verschieben. 𝟐

𝟐

𝟐 𝟐

∆𝑯 = −𝟓𝟕 𝒌𝑱  𝒎𝒐𝒍𝟏

𝟒

𝟒 𝟐

Bei tiefen Temperaturen liegt das Gleichgewicht auf der Seite von 𝟐 𝟒 (farblos). Bei höheren Temperaturen liegt das Gleichgewicht auf der Seite von 𝟐 (rötlich).

< −𝟏𝟏, 𝟐 °𝑪

> 𝟐𝟏, 𝟐 °𝑪

Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier Erklärung: Das Gleichgewicht von Stickstoffdioxid und Distickstofftetroxid Die Reaktion zu 𝟐 𝟒 ist exotherm ( ). Verringert man die Temperatur, so wird das Gleichgewicht auf Seite der Produkte verschoben, was Reaktionswärme freisetzt und der Abkühlung entgegenwirkt. 𝟐

𝟐

∆𝑯 = −𝟓𝟕 𝒌𝑱  𝒎𝒐𝒍𝟏

𝟒

𝟐 𝟐

𝟒 𝟐

𝟏 Die Rückreaktion zu ). 𝟐 ist entsprechend endotherm ( Erhöht man die Temperatur, so wird das Gleichgewicht auf Seite der Edukte verschoben, was Reaktionswärme aus der Umgebung entzieht und so der Aufheizung entgegenwirkt.

Achtung: sagt dir nur, ob die Reaktion exotherm oder endotherm ist. Um zu sehen, auf welcher Seite das Gleichgewicht tatsächlich liegt, benötigst du .

Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier Verschiebungen des Gleichgewichts (GGW) nach Le Chatelier (System weicht äußerem Druck aus): Temperatur: Temperaturerhöhung  GGW zur endothermen Seite um Reaktionswärme aufzunehmen Temperaturerniedrigung  GGW zur exothermen Seite um Reaktionswärme freizusetzen Konzentration: Konzentration eine Stoffes erhöht  GGW in Richtung des Stoffabbaus Konzentration eine Stoffes erniedrigt  GGW in Richtung des Stoffproduktion(Synthese) Druck: Druckerhöhung  GGW in Richtung der Druckverminderung (weniger Gase) Druckverminderung  GGW in Richtung der Druckerhöhung (mehr Gase)

Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier Aufgabe: Entscheide in welche Richtung sich das Gleichgewicht durch Temperaturerhöhung verschiebt. 𝟐

𝟐

(𝒈)

𝟐

𝟒

𝟐 (𝒈)

∆𝑯 = −𝟓𝟕 𝒌𝑱  𝒎𝒐𝒍𝟏 𝟐 (𝒈)

∆𝑯 = 𝟐𝟒𝟐 𝒌𝑱  𝒎𝒐𝒍𝟏

Achtung: sagt dir nur, ob die Reaktion exotherm oder endotherm ist. Um zu sehen, auf welcher Seite das Gleichgewicht tatsächlich liegt, benötigst du .

Das chemische Gleichgewicht und das Prinzip von Le Chatelier Aufgabe II: Bei vielen technischen Synthesen wird kontinuierlich das Produkt der Reaktion entzogen (=die Konzentration des Produkts verringert). Begründe mit Blick auf das Gleichgewicht, warum dies günstig ist. Aufgabe III: Bei vielen technischen Synthesen wird ständig mit einem großen Überschuss von einem Edukt gearbeitet (=die Konzentration des Edukts wird erhöht). Begründe mit Blick auf das Gleichgewicht, warum dies günstig ist. Aufgabe IV: Bei technischen Synthesen in denen Gase entstehen kann das Gleichgewicht über äußeren Druck verändert werden. Betrachte die Beispielreaktion und entscheide, ob der Druck erhöht oder erniedrigt werden sollte für mehr Ausbeute.

Beispielreaktion:

𝟐 (𝒈)

𝟐 (𝒈)

𝟑 (𝒈)...