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3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Massenwirkungsgesetz
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Die Gleichgewichtslage chemischer Reaktionen kann durch Änderungder folgenden Größen beeinflußt werden:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Die Gleichgewichtslage chemischer Reaktionen kann durch Änderungder folgenden Größen beeinflußt werden:
+ c oder p (Partialdrücke) der Reaktionsteilnehmer
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Die Gleichgewichtslage chemischer Reaktionen kann durch Änderungder folgenden Größen beeinflußt werden:
+ c oder p (Partialdrücke) der Reaktionsteilnehmer
+ Temperatur
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Die Gleichgewichtslage chemischer Reaktionen kann durch Änderungder folgenden Größen beeinflußt werden:
+ c oder p (Partialdrücke) der Reaktionsteilnehmer
+ Temperatur
+ p (Gesamtdruck), wenn sich die Gesamtstoffmenge der gasförmigen Reaktionsteilnehmer ändert.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel : SO2 + 0,5 O2 SO3
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel : SO2 + 0,5 O2 SO3
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel : SO2 + 0,5 O2 SO3
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel : SO2 + 0,5 O2 SO3
Eine GG-Verschiebung in Richtumg des gewünschten Reaktions-produktes läßt sich also z.B. durch eine Erhöhung der Sauerstoffkon-zentration erreichen.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Die Temperatur- und Druckabhängigkeit der Gleichgewichtslage wird qualitativ durch das Le Chateliersche Prinzip beschrieben:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Die Temperatur- und Druckabhängigkeit der Gleichgewichtslage wird qualitativ durch das Le Chateliersche Prinzip beschrieben:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
Temperaturerhöhung = Zwang
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
Temperaturerhöhung = Zwang
Nach Le Chatelier wird diesem Zwang durch die Rückreaktion entgegengewirkt.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
Temperaturerhöhung = Zwang
Nach Le Chatelier wird diesem Zwang durch die Rückreaktion entgegengewirkt.
Verschiebung der GG-Lage in Richtung Edukte.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
Temperaturerhöhung = Zwang
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
Temperaturerhöhung = Zwang
Nach Le Chatelier wird diesem Zwang durch die Hinreaktion entgegengewirkt.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Beispiel
Temperaturerhöhung = Zwang
Nach Le Chatelier wird diesem Zwang durch die Hinreaktion entgegengewirkt.
Verschiebung der GG-Lage in Richtung Produkte.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp:
oder, bei Annahme von teperaturunabhängiger Enthalpie H°
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperatur-abhängigkeit von Kp
endotherme Reaktion
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperatur-abhängigkeit von Kp
exotherme Reaktion
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp
bei 300 K gilt für Kp:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp
bei 1000 K gilt für Kp:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp
bei 1000 K gilt für Kp:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp
bei 1000 K gilt für Kp:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitave Temperaturabhängigkeit von Kp
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Abhängigkeit der Gleichgewichtslage von der Gesamtmolzahl
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Abhängigkeit der Gleichgewichtslage von der Gesamtmolzahl
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Abhängigkeit der Gleichgewichtslage von der Gesamtmolzahl
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
bei 700 °C:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
bei 700 °C:
Die GG-Partialdrücke pCO und pCO2 in Abhängigkeit vom Gesamtdruck:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
bei 700 °C:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
bei 700 °C:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
bei 700 °C:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
Quantitativer Einfluß der Druckänderung auf die GG-Lage
bei 700 °C:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip von Le Chatelier
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Das Prinzip vonLe Chatelier
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Bestimmte Vorgänge laufen freiwillig nur in einer Richtung ab:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Bestimmte Vorgänge laufen freiwillig nur in einer Richtung ab:
- Wärmeübertragung
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Bestimmte Vorgänge laufen freiwillig nur in einer Richtung ab:
- Wärmeübertragung- Gasvermischung
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Bestimmte Vorgänge laufen freiwillig nur in einer Richtung ab:
- Wärmeübertragung- Gasvermischung
Solche Vorgänge sind irreversible Prozesse
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Bestimmte Vorgänge laufen freiwillig nur in einer Richtung ab:
- Wärmeübertragung- Gasvermischung
Solche Vorgänge sind irreversible Prozesse. Bei irreversiblen Prozessennimmt der Ordnungsgrad ab.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Bestimmte Vorgänge laufen freiwillig nur in einer Richtung ab:
- Wärmeübertragung- Gasvermischung
Solche Vorgänge sind irreversible Prozesse. Bei irreversiblen Prozessennimmt der Ordnungsgrad ab.
Der Ordnungsgrad eines Stoffes oder Systems wird durch die Zustands-größe der Entropie S bestimmt.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
In
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
In
Im Gegensatz zur Enthalpie H können für die Entropie S Absolutwerte berechnet werden, denn gemäß 3. Hauptsatz der Thermodynamik gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
In
Im Gegensatz zur Enthalpie H können für die Entropie S Absolutwerte berechnet werden, denn gemäß 3. Hauptsatz der Thermodynamik gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie Beispiele
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie Beispiele
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie Beispiele
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie Beispiele
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie Beispiele
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Entropie
Wird bei einer chemischen Reaktion die Reaktionswärme H bei der Temperatur T an die Umgebung abgegeben (H negativ), so nimmt die Entropie der Umgebung um den Betrag
zu.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Reaktionsenthalpie
Die Gleichgewichtslage einer chemischen Reaktion hängt sowohl von der Reaktionsenthalpie H als auch von der Reaktionsentropie S ab.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Reaktionsenthalpie
Die Gleichgewichtslage einer chemischen Reaktion hängt sowohl von der Reaktionsenthalpie H als auch von der Reaktionsentropie S ab. Eine neue Zustandsfunktion, G, verknüpft Enthalpie und Entropie:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Reaktionsenthalpie
Die Gleichgewichtslage einer chemischen Reaktion hängt sowohl von der Reaktionsenthalpie H als auch von der Reaktionsentropie S ab. Eine neue Zustandsfunktion, G, verknüpft Enthalpie und Entropie:
Liegen alle Reaktionsteilnehmer im Standardzustand vor, gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Reaktionsenthalpie
Gewinnt man bei einem chemischen Prozeß Arbeit, so kann bei isotherm (T = konst.) und isobar (p = konst.) ablaufenden chemischen Reaktionen ihr Betrag maximal G sein.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Reaktionsenthalpie
Gewinnt man bei einem chemischen Prozeß Arbeit, so kann bei isotherm (T = konst.) und isobar (p = konst.) ablaufenden chemischen Reaktionen ihr Betrag maximal G sein.
Für elektrochemische Reaktionen folgt für die maximale Arbeit:
G = zFE° E ist die elektromotorische Kraft (EMK)
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Reaktionsenthalpie
Gewinnt man bei einem chemischen Prozeß Arbeit, so kann bei isotherm (T = konst.) und isobar (p = konst.) ablaufenden chemischen Reaktionen ihr Betrag maximal G sein.
Für elektrochemische Reaktionen folgt für die maximale Arbeit:
G = zFE° E ist die elektromotorische Kraft (EMK)
Wie für die Enthalpie sind auvch Absolutwerte für die freie Enthalpienicht meßbar. Daher werden die freien Enthalpien der Elemente in ihren Standardzuständen null gesetzt.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Beispiel
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Bei isotherm und isobar ablaufenden chemischen Reaktionen führt der Austausch der Reaktionsenthalpie zu einer Entropieänderung der Umgebung um
.
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Bei isotherm und isobar ablaufenden chemischen Reaktionen führt der Austausch der Reaktionsenthalpie zu einer Entropieänderung der Umgebung um
.
Für die Entropie des Gesamtsystems gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Für die Entropie des Gesamtsystems gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Für die Entropie des Gesamtsystems gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Mit Hilfe dieser GG-Bedingung läßt sich eine Beziehung zwischen Kp und G° ableiten:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Mit Hilfe dieser GG-Bedingung läßt sich eine Beziehung zwischen Kp und G° ableiten:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Bei isothermer Expansion oder Kompression eines idealen Gases gilt:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Da G° nur von der Temperatur abhängt, folgt aus dem MWG
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Da G° nur von der Temperatur abhängt, folgt aus dem MWG
und
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Da G° nur von der Temperatur abhängt, folgt aus dem MWG
und
Hieraus folgt mit
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Für Reaktionen in Lösungen gilt entsprechend:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Für elektrochemische Reaktionen gilt entsprechend:
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
Beispiel
3 Die chemische Reaktion 3.5 Das chemische Gleichgewicht
Freie Standardbildungsenthalpie
