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Prinzip von LE CHATELIER BRAUN - Wie lassen sich Gleichgewichte verschieben?

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Wodurch lässt sich die Ausbeute einer Gleichgewichts-Reaktion erhöhen? Als eine der wichtigsten Einfluss-Größen auf das Gleichgewicht haben wir die Temperatur diskutiert: Exotherme Reaktionen verlagern ihr Gleichgewicht nach links, wenn wir die Temperatur erhöhen. endotherme Reaktionen verlagern ihr Gleichgewicht nach rechts, wenn wir die
Temperatur erhöhen. Für quantitative Berechnungen der Gleichgewichtskonstanten verwenden wir die VAN´T HOFFsche Reaktionsisobare. Man kann diese Aussage auch verallgemeinern: Das Prinzip von LE CHATELIER und BRAUN besagt,
dass ein System im Gleichgewicht einem äußeren Zwang ausweicht. Dieser "Zwang" kann in der Zufuhr oder Abfuhr von Wärme
(Q), Volumenarbeit (W(Vol)) oder Stoffmenge (n) bestehen. Das "Ausweichen" besteht in einem "Verbrauch" der zugeführten Größe: Eine endotherme Reaktion "verbraucht" Wärme. Wenn wir weitere Wärme zuführen - in Form einer Temperaturerhöhung - verschiebt sich das Gleichgewicht in die Richtung, in der die Wärme verbraucht wird, also
nach rechts. Der Zerfall von N2O4 ist
endotherm, die Enthalpie H nimmt bei dieser Reaktion zu - Wärme wird verbraucht.
Diese Reaktion ist auch endochor - das
Volumen V nimmt bei dieser Reaktion zu - delta(V)>0. delta(V)>0.
Bei Temperaturerhöhung verschiebt sich das Gleichgewicht der Reaktion nach rechts, weil in dieser Richtung die angebotene Größe (Wärme) verbraucht wird Bei Druckerhöhung erniedrigt sich die Ausbeute an NO2, weil die Rückreaktion mit bei einer Verringerung des Volumens verknüpft ist (sie "verbraucht" Volumenarbeit). Da NO2 braun gefärbt und N2O4 farblos ist, wird die Gasmischung bei Temperaturerhöhung intensiver braun gefärbt;
bei Druckerhöhung verblasst die Farbe.
Alle exothermen Reaktionen verschieben ihr Gleichgewicht mit zunehmender Temperatur nach links. Es ist also empfehlenswert, diese Reaktion bei möglichst tiefer Temperatur durchzuführen (wenn eine hohe Produktausbeute angestrebt wird). Diese Aussagen gilt nicht nur für chemische Reaktionen, sondern
auch physikalische Prozesse kann man damit diskutieren - etwa die Absorption von Kohlendioxid in Wasser. Ebenfalls ein exothermer Prozess - also bei möglichst tiefer Temperatur durchzuführen. Wenn nichts anderes dagegen spricht,
sollten demnach alle endothermen
Prozesse bei möglichst hoher Temperatur durchgeführt werden. Das Brennen von Kalk ist eine chemische Reaktion, die wir schon besprochen haben. Auch physikalische Prozesse wie das
Verdunsten von Wasser, gehören in diese Kategorie. Alle exochoren Prozesse sollten nach LE CHATELIER/BRAUN bei möglichst hohem Druck durchgeführt werden, weil dadurch die Ausbeute des Produktes
erhöht wird. Und alle endochoren Prozesse sollten bei möglichst geringem Druck durchgeführt werden (bzw. unter Beigabe
von Inertgas zur Verdünnung) Man kann die Produktausbeute bei einer
Gleichgewichtsreaktion auch erhöhen, indem man entweder einen Reaktanten (Edukt) im Überschuss zugibt oder ein Produkt aus dem Reaktionsgemisch abtrennt. Das
Abtrennen kann durch Destillieren oder durch Ausfällen bzw. Abfangen mit Komplexbildnern geschehen. Hartnäckig endergonische Reaktionen kann man
erzwingen, wenn man stark exergonische Reaktionen damit koppelt. Die Synthese von Glucose-6-phosphat ist endergonisch (sie würde freiwillig spontan nie stattfinden). Erst durch die Kopplung
Exothermie
Kohlendioxid
Inertgas
Trennverfahren
Reaktionsführung
Ausgangsmaterial
Verdünnung
Glucose
Firn
Brennen
Azokupplung
ADP
Fällung
Endotherme Reaktion
Gasgemisch
Vorlesung/Konferenz
ATP
Physikalische Chemie
Delta
Stoffmenge
Gleichgewichtskonstante
Chemischer Prozess

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Prinzip von LE CHATELIER BRAUN - Wie lassen sich Gleichgewichte verschieben?
Serientitel Einführung in die Thermodynamik
Teil 24
Autor Lauth, Günter Jakob
Mitwirkende Lauth, Anika (Medientechnik)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/15668
Herausgeber Günter Jakob Lauth (SciFox)
Erscheinungsjahr 2013
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2013
Produktionsort Jülich

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik, Chemie
Schlagwörter Physikalische Chemie
Thermodynamik

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