Wie beeinflusst die Zusammensetzung des Reaktionsgemisches das chemische Gleichgewicht?
TEILCHENSIMULATION – VERESTERUNG UND ESTERHYDROLYSE
HCOOH + CH3OHHCOOCH3 + H2O
Stelle die Startkonzentrationen und Temperatur ein, starte die Simulation und beobachte, wie sich das Gleichgewicht einstellt. Wechsle zwischen Teilchen- und Diagrammansichten.
Reaktionsgeschwindigkeit
vhin (Reaktionen/s)—
vrück (Reaktionen/s)—
Massenwirkungsgesetz
Q (aktuell)—
Kc(T)—
Teilchenzahl
N (HCOOH)—
N (CH3OH)—
N (HCOOCH3)—
N (H2O)—
Aufgaben
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Veresterung und Esterhydrolyse
Die Veresterung ist eine Kondensationsreaktion: Eine Carbonsäure reagiert mit einem Alkohol zu einem Ester und Wasser. Gleichzeitig läuft die Rückreaktion ab – die Esterhydrolyse, bei der Ester mit Wasser zur Carbonsäure und zum Alkohol reagieren.
Im chemischen Gleichgewicht sind Hin- und Rückreaktion gleich schnell, die Konzentrationen ändern sich makroskopisch nicht mehr. Das Prinzip von Le Chatelier: Jede Störung (in dieser Simulation eine Konzentrationsänderung) verschiebt das Gleichgewicht so, dass die Störung teilweise ausgeglichen wird. Mehr Edukt → Gleichgewicht verschiebt sich zu den Produkten; Entnahme von Produkten → erneute Verschiebung Richtung Ester.
Das Massenwirkungsgesetz definiert Kc = c(Ester)·c(H2O) / (c(Säure)·c(Alkohol)). Der Reaktionsquotient Q gibt das aktuelle Verhältnis an. Solange Q < Kc, überwiegt die Hinreaktion; bei Q > Kc überwiegt die Rückreaktion; bei Q = Kc ist das Gleichgewicht erreicht.
Diese Simulation modelliert: HCOOH + CH3OH ⇌ HCOO–CH3 + H2O (Methansäure + Methanol → Methylmethanoat + Wasser). Kc ≈ 4 bei Raumtemperatur. Die Simulation läuft bei konstanter Raumtemperatur; alle Stoffe liegen in Lösung vor (keine Gasphase). Variiert werden nur die Konzentrationen.
Experimentiere: Starte mit gleichen Konzentrationen (c = 40) und beobachte, wie Q gegen Kc konvergiert. Wechsle zwischen Teilchendarstellung und Diagrammen. Erhöhe einzelne Konzentrationen und beobachte die Gleichgewichtsverschiebung.