Gleichgewichtskonstante K bei idealen Gasen druckabhängig?

Wissenschaft Chemie
#1

Liebe/-r Experte/-in,

Ich habe bereits eine Lehre als Chemielaborant absolviert und mache nun eine Maturitätsschule für Erwachsene. Le Châtelier ist mir bekannt.

Unser Lehrer sagt uns, die Gleichgewichtskonstante ist nur von der Temperatur abhängig, nicht aber von der Konzentrationsänderung (Produktentnahme) und Druckveränderungen.

Ich sehe dies ein bisschen anders.
N2 + 3 H2 => 2 NH3
4 Teilchen Edukte, 2 Teilchen Produkte
Wenn ich den Druck erhöhe, so verschiebt sich das Gleichgewicht nach rechts, also auf die Seite der Produkte, da diese weniger Platz beanspruchen.

=> K = Konzentration Produkte/Konzentration Edukte
Da bei Störung des Gleichgewichtes durch Druckerhöhung das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird, wird also der Zähler grösser, der Nenner kleiner.

=>Demnach müsste sich doch die Gleichgewichtskonstante K vergrössern ???

Besten Dank für Ihre Antwort.

Daniel

#2

Hallo Daniel,
es handelt sich um eine Gasreaktion!
Hier muss man den (Partial-) Druck der einzelnen Reaktionspartner in die Gleichung einsetzen. Dann stimmt wieder alles.
Genau genommen muss man immer mit Partialdrücken rechnen. In Lösung beispielsweise ist aber das Volumen immer gleich, und so ist die Stoffmenge dem Druck proportional und kann direkt eingesetzt werden.
Gruß -
Rolf Sievers

#3

Guten Abend Rolv Sievers

Meine Frage ist dank Ihrer Antwort etwas klarer geworden, ich habe das Problem von Gleichgewichtskonstante bei Gasen immer noch nicht ganz verstanden.

Bei Gasreaktionen des Typs „3 A + 2 B C + 4 D“ gilt also nicht K = (© * (D)^4/((A)^3 * (B)^2)), da hier noch die Partialdrücke fehlen.

Kennen Sie einen Link, der dieses Thema anschaulich erklärt? Falls nicht werde ich dieser Frage gerne im späteren Chemiestudium nachgehen.

Besten Dank für Ihre Bemühungen!

Beste Grüsse
Daniel .

#4

Bei Gasreaktionen kann man entweder die Gleichgewichtskonstante kc (= eingesetzt werden Konzentrationen) oder kp (= Partialdrücke) verwenden. Beide lassen sich über das Gasgesetz ineinander umrechnen. Ich habe bei Google unter „Gleichgewichtskonstanten kc kp Ammoniak“ eine Menge Links zu diesem Thema gefunden.
Gruß - R.S.

#5

Suche mal bei Google unter „Ammoniak Gleichgewichtskonstante kp Zahlenwert“. Dann kommt ein Link auf „Chemie: Eine lebendige und anschauliche Einführung - Google Buchsuche-Ergebnisseite“. Dort ist Kp, Kc etc. erklärt.
Ich habe das Ganze mit einer winzigen Excel-Tabelle nachgerechnet. Da kommt tatsächlich heraus, dass bei steigendem Gesamtdruck der Anteil an NH3 größer wird.
Gruß - R.S.

#6

Hallo Daniel,

wg. Urlaub leider erst jetzt die Antwort:

Du argumentierst völlig korrekt: die Konzentrationen der bei der Ammoniak-Synthese beteiligten Gase (und damit natürlich auch deren Partialdrücke) verändert sich bei Druckänderung gemäß des Prinzips von Le Chatelier.

Wenn bei einer chem. Reaktion die Änderung der Gibbs´schen Energie bekannt ist, formuliert man gerne:

K = e hoch [delta G /(RT)]

mit der universellen Gaskonstante R und folgert daraus, dass K ausschließlich eine Funktion der Temperatur T sei. (Das liegt vornehmlich daran, dass chemische Reaktionen üblicherweise bei konstanten Druck ablaufen.)

Das ist aber im Allgemeinen nicht korrekt, denn G selbst hängt auch vom Druck des Systems ab. (Und damit natürlich auch die Gleichgewichtskonstante!) Deshalb findet man bei Tabellen zu Gasgleichgewichten (z. B. Boudouard-Gleichgewicht) auch immer die zugehörige Druckangabe!

#7

Guten Tag Rolf Sievers

Ich möchte mich im Nachhinein nochmals herzlich für die tolle Hilfe bedanken.

„In Lösung beispielsweise ist aber das Volumen immer gleich, und so ist die Stoffmenge dem Druck proportional und kann direkt eingesetzt werden.“
Meine Stellungnahme:
Nun ja, alle Flüssigkeiten lassen sich unter Druck minimal komprimieren. Das macht je nach Druck vielleicht einige Promille Volumenunterschied aus.

Ich habe nun Ferien und nun mehr Zeit mich der Chemie zu widmen. Die Buchseite ist wirklich sehr hilfreich.

Ich fasse das Massenwirkungsgesetz mit Einbezug der Parzialdrücke als das mathematische Gesetz auf, das mit dem heuristischen Prinzip vom kleinsten Zwang nach Le Châtelier in Einklang steht.

Beste Grüsse
Daniel

#8

Hallo Walter

Danke für deine weiterhelfende Antwort.

Ich werde gerne nach dem Boudouard-Gleichgewicht googeln.

Beste Grüsse
Daniel