Hilfe bei Chemie Aufgabe, Thema Chemisches Gleichgewicht. Kann jemand helfen?
Hi ich brauche Hilfe bei folgender Chemie-Aufgabe: Formuliere die Reaktionsgleichung für die Bildung von Propansäurepropylester. Destilliert man den Ester bei der Herstellung ab, so entsteht kein Gleichgewicht. Erkläre dies. Begründe und erkläre, wie sich dies auf die Ausbeute an Ester auswirkt.
Ich verstehe das Thema null. Danke im Vorraus :)
3 Antworten
Gegeben sei das Reaktionsgleichgewicht
A + B ⇌ C + D
Wenn sich ein Gleichgewicht eingestellt hat ist äußerlich kein Reaktionsgeschehen mehr zu sehen. Es läuft aber nach wie vor die Hin- und die Rückreaktion ab.
Wenn man jetzt z.B. den Stoff D aus dem Gleichgewicht entfernt (vielleicht lässt er sich abdestillieren), dann ist die Rückreaktion nicht mehr möglich.
Das Gleichgewicht versucht sich aber erneut einzustellen, indem A und B miteinander reagieren. Es wird aber immer noch D entfernt, so dass das Gleichgewicht dauernd gestört ist und sich nicht mehr einstellen kann. Das hat zur Folge, dass allmählich A und B vollkommen umgesetzt werden.
Die chemische Industrie hat natürlich ein großes Interesse, dass nur die gewünschten Produkte entstehen und sich kein Gleichgewicht einstellt. Also wird laufend der Stoff aus dem Gleichgewicht entfernt, denn die Firma haben möchte.
Moin,
ich fange mal von vorne an:
Die säurekatalysierte Estersynthese ist eine Gleichgewichtsreaktion. Die Hinreaktion sieht so aus:
Carbonsäure + Alkohol --[H^+]--> Ester + Wasser
Die Rückreaktion dagegen so:
Ester + Wasser --[H^+]--> Carbonsäure + Alkohol
Merkst du etwas? Genau! Bei der Hinreaktion entstehen aus der Carbonsäure und dem Alkohol ein Ester und Wasser. Aber in der Rückreaktion wird auch der Ester mit Hilfe von Wasser wieder in die Carbonsäure und den Alkohol gespaltet.
Deshalb stellt sich irgendwann ein Gleichgewicht ein. Aber Obacht: Gleichgewicht bedeutet nämlich nicht, dass von der Carbonsäure und dem Alkohol einerseits genau so viel vorhanden sein muss wie von dem Ester und dem Wasser andererseits. Es ist vielmehr so, dass in einem Gleichgewichtszustand die Stoffmengen entweder auf der Seite der Endstoffe (Produkte) oder auf der Seite der Ausgangsstoffe (Edukte) größer ist. In der Chemie sagt man dann, dass die Lage des Gleichgewichts zu einer der beiden Seiten hin verschoben sein kann.
Gleichgewicht bedeutet auch nicht, dass im Gleichgewichtszustand nichts mehr passiert. Im Gegenteil. Die Hin- und die Rückreaktion finden permanent weiter statt. Deshalb bezeichnet man das besser als dynamisches Gleichgewicht.
Ein dynamisches Gleichgewicht meint, dass irgendwann ein Zustand eintritt, bei dem immer dann, wenn gerade irgendwo im Reaktionsraum der Ester und das Wasser gebildet werden an einem anderen Ort der Ester mit Hilfe von Wasser wieder in die Carbonsäure und den Alkohol zerfällt. Da im dynamischen Gleichgewicht beides zur gleichen Zeit passiert, ändert sich zu diesem Zeitpunkt unter dem Strich an der Gesamtmenge von Carbonsäure und Alkohol einerseits und Ester und Wasser andererseits nichts mehr...
Klar soweit? - Aber dann ist eines doch auch klar:
Die Hinreaktion kann nur erfolgen, wenn es noch Moleküle der Carbonsäure UND des Alkohols gibt.
Doch das gilt logischerweise auch für die Rückreaktion. Auch sie kann nur erfolgen, wenn es im Reaktionsraum Ester UND Wasser gibt.
Wenn du aber einen dieser vier Stoffe aus dem Reaktionsraum ständig entfernst, kann die entsprechende Reaktion nicht stattfinden, nicht wahr? Es kann sich also kein chemisches Gleichgewicht einstellen, wenn du ständig eine Komponente entfernst.
Wenn du also eine Reaktionstemperatur wählst, bei der eine Komponente siedet, dadurch gasförmig wird und das Reaktionsgemisch verlässt, kann die entsprechende Reaktion nicht mehr stattfinden.
Also werfen wir einen Blick auf die Siedetemperaturen (bei gleich bleibendem Druck):
Dann sieden...
- ... Wasser bei etwa 100°C,
- ... der Propansäurepropylester bei circa 122°C,
- ... die Propansäure bei 141°C und
- ... Propanol bei etwa 97°C.
Ein Blick auf diese Werte zeigt, dass es ziemlich schwer sein dürfte, den Ester durch Destillation abzutrennen, da er die zweithöchste Siedetemperatur hat. Das heißt, dass die Aufgabe in diesem Punkt ziemlich theoretisch ist, denn bevor der Ester siedet, sind sowohl Wasser als vor allem auch das Propanol bereits gasförmig.
Aber prinzipiell wäre es so, dass du die Rückreaktion verhindern würdest, wenn du den Ester aus dem Reaktionsgemisch ständig entfernen könntest:
Propansäure + Propanol --[H^+]--> Propansäurepropylester + Wasser
ginge dann noch (so lange Propansäure und Propanol vorhanden sind).
Aber die Rückreaktion sähe dann so aus:
... + Wasser --//--> (keine Reaktion).
Es gäbe keine Rückreaktion, weil du den Ester ständig wegnehmen würdest, so dass er für die Rückreaktion nicht mehr zur Verfügung stünde.
Wenn du aber die Rückreaktion auf diese Weise unterbindest, würde das System ständig weiter Ester bilden (der dann wieder abgeschöpft würde), so dass die Esterausbeute am Ende viel größer wäre.
Alles klar, jetzt?
LG von der Waterkant
Wenn man einen Stoff entfernt, wird die Reaktion begünstigt, bei der dieser Stoff entsteht. Wird ein Stoff hinzugefügt, wird die Rückreaktion begünstigt. Welcher Stoff wurde hier entfernt? Und welche Reaktion lässt diesen Stoff entstehen?
Wasser wird entfernt(destilliert). Wenn man einen Stoff entfernt entsteht die Reaktion mehr, bei der der entfernte Stoff(Wasser) entsteht. Wo entsteht wasser. Wenn der Ester gebildet wird, oder wenn Alkohol und Säure entstehen.
Also kann ich schreiben: Es entsteht bei der Bildung vom Ester Wasser, wodurch die Konzentration verändert wird. Dies führt zum Ungleichgewicht. ( wenn ich das komplett falsch verstanden hab sorry )
Weil Wasser entfernt wird, verschiebt sich das Chemische Gleichgewicht in Richtung der Esterbildung, weil dabei Wasser entsteht.
Verschieben ist hier immer ein schön eleganter Begriff.
Wie soll ich das erklären, das chemische Gleichgewicht bedeutet, dass nichts mehr passiert. Dadurch, dass Wasser entfernt wurde passiert erst später nichts mehr, sozusagen verschoben. Es entsteht Ungleichgewicht kann schnell missverständlich sein.
Butterkeks, du hast mich grad vorm sitzenbleiben gerettet
Ich habe leider keine Ahnung was du meinst :(