Temperaturerhöhung Le Chatelier?

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1 Antwort

Du beziehst dich auf das von Le Chatelier formulierte Prinzip des kleinsten Zwangs, was besagt, dass ein System im Gleichgewicht* einem äußeren Zwang derart ausweicht, dass der Zwang minimal wird.

Was heißt das konkret? 

Beispiel wäre die Synthese von Ammoniak NH_3 aus Wasserstoff H_2 und Stickstoff N_2.

2 N_2 + 3 H_2  <-> 2 NH_3 + Wärme

Diese Reaktion ist exotherm, also wird bei der Reaktion der Edukte Wasserstoff und Stickstoff neben dem Produkt Ammoniak auch Wärme erzeugt. 

Jetzt kommt der Zwang durch die Temperatur dazu. Wenn man das Reaktionsgefäß erwärmt oder kühlt dann "weicht die Reaktion dem Zwang aus", indem sich das Gleichgewicht verschiebt. Erwärmt man das Reaktionsgefäß, dann verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung Edukte. Kühlt man das Reaktionsgefäß ab, verschiebt sich das Gleichgewicht auf Seite der Produkte.

Das kann man sich zu nutze machen, indem man die Reaktionsbedingungen so wählt, dass man ein Maximum an Produkt erhält (siehe Haber-bosch-Prozess)

Neben der Temperatur kann man bspw. auch den Druck dazu nutzen. Die Reaktionsgleichung oben hat auf der Edukteseite 5 Gasmoleküle (2 Stickstoff + 3 Wasserstoff) und auf der Produktseite nur 2 Gasmoleküle (2 Ammoniak). Gibt man jetzt Druck in das Reaktionsgefäß, dann verschiebt sich die Reaktion hin zu den Produkten, da somit der Druck verringert wird (2 gasmoleküle brauchen weniger Platz als 5).  

* Bedenke eine chemische Reaktion ist meistens eine Gleichgewichtsreaktion. Man hat also im einfachsten Fall ein Edukt A was zu einem Produkt B reagiert. Wir reden aber natürlich nicht von nur einem einzelnen Teilchen sondern von Millionen-Milliarden-Milliarden Teilchen A die zu B reagieren können und natürlich auch Teilchen B die wieder zu A werden können (also die Rückreaktion). Das Gleichgewicht ist der Punkt an dem genauso viele Teilchen A zu B reagieren wie von B zu A. Dieser Punkt kann so liegen dass 50% von A zu B reagiert ist und nun 50% A und 50% B vorliegen oder aber aber auch 70% A und 30% B (oder umgekehrt).

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Kommentar von seshwvlf
01.12.2016, 08:13

Danke erstmal..
Habe jedoch noch eine Frage:
Wieso ist es denn Exotherm?
Danke.

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Kommentar von seshwvlf
01.12.2016, 08:17

Und noch eine Frage haha:

Heißt es wenn auf der eduktseite immer mehr zahlen haben ist es exotherm und wenn die Produktseite mehr zahlen hat ist es endotherm?

Danke im Vorraus

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Kommentar von seshwvlf
01.12.2016, 08:25

Und noch eine Frage hahaha:

Wie kann man das Beispiel iodwasserstoff erklären?:/

Danke

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Kommentar von Thompo
01.12.2016, 13:50

"Wieso ist es denn Exotherm?"

Ok, das könnte jetzt sehr theoretisch werden. Ob eine Reaktion exotherm ist oder endotherm hängt von der Reaktionsenthalpie dieser Reaktion ab. Diese gibt an, ob eine Reaktion Energie abgibt (Wärme freisetzt = exotherm) oder Energie benötigt (Wärme benötigt = endotherm).

Eine exotherme Reaktion wäre zum Beispiel das Verbrennen von Holz zu Holzkohle. Diese Reaktion gibt Energie ab, was man merkt, weil es warm wird am Lagerfeuer. 

Eine endotherme Reaktion wäre die Elektrolyse von Wasser zu Sauerstoff und Wasserstoff. Da muss man zwei Elektroden ins Wasser halten und eine Spannung anlegen, wofür man halt Strom braucht.

Aber wo kommt die Energie her? Das liegt daran, dass die Edukte entweder energetisch höher oder niedriger liegen als die Produkte. Um bei den Beispielen zu bleiben:

Holz ist energiereicher als Kohle. Verbrennt Holz entsteht Kohle und die Energiedifferenz wird als Wärme abgestrahlt

Holz -> Kohle + Energie (Wärme) 

Wasser ist energieärmer als ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgemisch:

Wasser + Energie (Spannung) -> Wasserstoff + Sauerstoff  

"Heißt es wenn auf der eduktseite immer mehr zahlen haben ist es exotherm und wenn die Produktseite mehr zahlen hat ist es endotherm?"

Nein, die Anzahl der Moleküle die bei einer Reaktion entstehen haben nichts mit der Temperatur zu tun. Mit der Anzahl der Moleküle kann man nur argumentieren, wenn mindestens auf einer Seite der Reaktionsgleichung ein Gasmolekül steht. Dann kann man das Gleichgewicht mittels Druckänderung verschieben.   

      

"Wie kann man das Beispiel iodwasserstoff erklären?"

Mit der dritten Variante wie man das Gleichgewicht verschieben kann, neben Temperatur und Druck. Und zwar mit Änderung der Stoffmenge. 

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Kommentar von Thompo
01.12.2016, 13:54

Achso nen Fehler hab ich noch gefunden:

2 N_2 + 3 H_2  <-> 2 NH_3 + Wärme    FALSCH

N_2 + 3 H_2  <-> 2 NH_3 + Wärme   RICHTIG

Entsprechend auch die Anzahlen der Gasmoleküle. 


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