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Chemisches Gleichgewicht
Chemie · Klasse 11–13 · 4 Blätter · 37 Aufgaben
LehrplanHessen: Q3.1 Chemische Gleichgewichte und ihre EinstellungHessen: Q3.1 Chemische Gleichgewichte und ihre Einstellung
Zwei Aufgabentypen: Kc aus Gleichgewichtskonzentrationen berechnen und vorhersagen, wohin ein Gleichgewicht ausweicht, wenn man von außen eingreift.
Worum es geht
Viele Reaktionen laufen in beide Richtungen. Im chemischen Gleichgewicht sind Hin- und Rückreaktion gleich schnell, die Konzentrationen ändern sich nicht mehr, obwohl weiter Teilchen reagieren. Das Massenwirkungsgesetz verknüpft diese Konzentrationen zu einer Zahl, der Gleichgewichtskonstanten Kc. Stört man das Gleichgewicht, weicht es nach dem Prinzip von Le Chatelier so aus, dass die Störung kleiner wird.
Die Regeln
| Eingriff | Das Gleichgewicht verschiebt sich … | bei N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ (ΔH < 0) |
|---|---|---|
| Massenwirkungsgesetz | Kc = Produkte / Edukte, Koeffizienten als Exponenten | Kc = c(NH₃)² / (c(N₂) · c(H₂)³) |
| Edukt zugeben oder Produkt entfernen | zur Produktseite | nach rechts |
| Druck erhöhen | zur Seite mit weniger Gasteilchen | nach rechts (4 → 2 Teilchen) |
| Temperatur erhöhen | in Richtung der endothermen Reaktion | nach links |
| Katalysator zugeben | gar nicht, das Gleichgewicht stellt sich nur schneller ein | keine Verschiebung |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Für N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ gilt im Gleichgewicht c(N₂) = 0,5, c(H₂) = 1,0 und c(NH₃) = 0,4 mol/L. Berechne Kc.
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Gesetz aufstellen | Kc = c(NH₃)² / (c(N₂) · c(H₂)³) | Produkte in den Zähler, Edukte in den Nenner, jeder Koeffizient wird zum Exponenten |
| 2 · Einsetzen | Kc = 0,4² / (0,5 · 1,0³) | nur Gleichgewichtskonzentrationen einsetzen |
| 3 · Potenzen | 0,4² = 0,16 · 1,0³ = 1,0 | erst potenzieren, dann multiplizieren |
| 4 · Ergebnis | Kc = 0,16 / 0,5 = 0,32 | Kc < 1: im Gleichgewicht überwiegen hier die Edukte |
Der typische Fehler
Die Koeffizienten nicht als Exponenten schreiben. Man rechnet 0,4 / (0,5 · 1,0) = 0,8. Das Massenwirkungsgesetz zählt aber jedes Teilchen einzeln: Zwei NH₃-Moleküle bedeuten c(NH₃) · c(NH₃). Die Gleichung immer zuerst ausgleichen, dann die Koeffizienten wörtlich als Hochzahlen übernehmen.
So prüfst du dein Ergebnis
Aufbau und Größe prüfen. Stehen die Produkte oben? Stimmt jeder Exponent mit einem Koeffizienten überein? Kc ist immer positiv; ist es größer als 1, überwiegen die Produkte. Bei Le-Chatelier-Aufgaben fragen: Welche Richtung baut die Störung ab — verbraucht den zugegebenen Stoff, verringert die Teilchenzahl, nimmt die Wärme auf?