Wie stellt sich ein chemisches Gleichgewicht ein und was verschiebt seine Lage?
TEILCHENSIMULATION – A + B ⇌ C + D
A + BC + D
Stelle die Startmengen von A, B, C, D und die Temperatur ein, starte die Simulation und beobachte, wie sich das Gleichgewicht einstellt. Wechsle zwischen Teilchendarstellung und den Diagrammen.
Reaktionsgeschwindigkeit
vhin (Reakt./s)—
vrück (Reakt./s)—
Massenwirkungsgesetz
Q (aktuell)—
Kc—
Teilchenzahl
N(A)—
N(B)—
N(C)—
N(D)—
Bedingungen
Temperatur—
Aufgaben
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Das chemische Gleichgewicht
Viele Reaktionen sind umkehrbar: A + B reagieren zu C + D (Hinreaktion), gleichzeitig reagieren C + D wieder zurück (Rückreaktion). Der Doppelpfeil ⇌ steht für dieses Nebeneinander beider Richtungen.
Zu Beginn ist viel A und B vorhanden, die Hinreaktion läuft schnell. Mit der Zeit nehmen A und B ab, C und D zu – die Hinreaktion wird langsamer, die Rückreaktion schneller. Wenn beide gleich schnell ablaufen, ändern sich die Stoffmengen nicht mehr: das dynamische Gleichgewicht ist erreicht. Auf Teilchenebene reagieren weiterhin ständig Teilchen in beide Richtungen.
Das Massenwirkungsgesetz beschreibt die Gleichgewichtslage: Kc = [c(C)·c(D)] / [c(A)·c(B)]. Der Reaktionsquotient Q hat dieselbe Form, gilt aber zu jedem Zeitpunkt; im Gleichgewicht wird Q = Kc. Ist Q < Kc, überwiegt die Hinreaktion, ist Q > Kc, die Rückreaktion.
Kc hängt nur von der Temperatur ab. Die Hinreaktion ist hier exotherm – eine höhere Temperatur verschiebt das Gleichgewicht daher zurück zu den Edukten (kleineres Kc), während beide Reaktionen insgesamt schneller werden.
Experimentiere: Starte mit c(A) = c(B) = 60 und beobachte das v-t-Diagramm. Ändere die Temperatur und vergleiche Kc. Starte auch einmal nur mit C und D – das Gleichgewicht stellt sich von der anderen Seite ein.