Stoffmengenverhältnis im Massenwirkungsgesetz?
Ich habe folgende Gleichgewichtsreaktion
H₂(g) + I₂(g) ₂ ⇌ 2HI(g).
Gilt dann
n(H₂) = ½·n(HI)
oder
½·n(H₂) = n(HI)
und warum?
2 Antworten
Ich glaube, Du hast die Frage missverstanden. Liefe die Reaktion nur in eine Richtung ab und
"H₂ + I₂ → 2HI",
wobei 'H₂+I₂' den Zustand vor und '2HI' den Zustand nach der Reaktion darstellen würde, so wäre die bereits gegebene Antwort richtig:
Man würde nach den sogenannten stöchiometrischen Verhältnissen schauen. Da das H₂ Molekül 2 H-Atome enthält, brauchst Du natürlich nur; sagen wir, ein halbes Mol H₂ und ein halbes Mol I₂, um ein Mol HI zu erhalten. In diesem speziellen Fall würde sich die Zahl der Molekle übrigens nicht ändern.
Deine Überschrift signalisiert jedoch etwas völlig anderes, nämlich, dass die Konzentrations - bzw. Stoffmengenverhältnisse bei der Reaktion
(1) H₂ + I₂ ⇌ 2HI
im Gleichgewicht gemeint sind. Das kann natürlich komplett oder wenigstens stark auf der rechten Seite liegen, muss aber nicht. Das wird durch das Massenwirkungsgesetz
(2.1) c²(HI)/(c(H₂)·c(I₂)) = K(T, p,…)
beschrieben (c sind die Konzentrationen der beteiligten Stoffe), was bei festem Volumen V auch
(2.2) n²(HI)/(n(H₂)·n(I₂)) = K(T, p,…),
wobei n=c·V ist. Dabei ist K(T, p,…) die Massenwirkungskonstante für diese Gleichgewichtsreaktion. Im Allgemeinen ist diese von der absoluten Temperatur T und dem Druck p abhängig.
Wenn man beides konstant hält, aber z.B. H₂ oder I₂ hinzufügt, weicht die linke Seite zunächst von K ab, aber das bleibt nicht lange so. Es entsteht sofort mehr HI, und zwar bis (2) wieder stimmt.
Wenn man etwas von den Edukten entfernt, zerfällt HI aus demselben Grund. Speziell bei der in (1) beschriebenen Reaktion beträgt K bei einer bestimmten Temperatur (leider steht in der unten verlinkten Quelle nicht, welcher) 54,36 und nimmt mit zunehmender Temperatur ab, d.h. das Gleichgewicht liegt bei besagter Temperatur ziemlich weit auf der rechten Seite und rückt nach links, wenn man die Temperatur erhöht.
Bemerkung: Das chemische Gleichgewicht ist ein dynamisches Gleichgewicht, d.h., da tut sich andauernd etwas, beständig zerfällt HI und wird neu gebildet, nur dass im Gleichgewicht beide Vorgänge gleich schnell ablaufen.
ist n die Stoffmenge? Dann gilt die obere Gleichung. Du hast nur ein H2 also ein Wasserstoffmolekül, aber 2 Hl. Es gibt also immer doppelt so viel Hl-Moleküle, wie Wasserstoffmoleküle. Als Gleichung heißt das: n(Hl)=2n(H2).
Wieder in Worten heißt das: Die Anzahl der Hl-Moleküle ist zwei mal so groß wie die Anzahl der H2-Moleküle.
jetzt kann man das noch mit 2 kürzen, also links und rechts durch 2 teilen und man erhält die untere Gleichung von dir.
PS: Die Zahl rechts von dem Buchstaben wie bei H2 gibt an, wieviele Atome ein Molekül bilden. also ein H2-Moleküle hat 2 H- Atome. Die Zahl links vom Buchstaben gibt an, wieviele Moleküle es sind. 2Hl bedeutet also , dass es zwei Hl-Moleküle sind.