Berechnung des BOUDOUARD Gleichgewichts für verschiedene Temperaturen

Video in TIB AV-Portal: Berechnung des BOUDOUARD Gleichgewichts für verschiedene Temperaturen

Formal Metadata

Title
Berechnung des BOUDOUARD Gleichgewichts für verschiedene Temperaturen
Subtitle
Übungsaufgabe 19
Title of Series
Part Number
Ü 19
Author
Contributors
License
CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor.
Identifiers
Publisher
Release Date
2013
Language
German
Production Year
2013
Production Place
Jülich

Content Metadata

Subject Area
Keywords Physikalische Chemie Thermodynamik
Loading...
Gleichgewichtskonstante Carbon Boudouard-Gleichgewicht Carbon monoxide Carbon dioxide Gleichgewichtskonstante
River delta Bildungsenthalpie Standard enthalpy of reaction Arginine Carbon monoxide Carbon dioxide Gleichgewichtskonstante Ausgangsmaterial
Gleichgewichtskonstante
Gleichgewichtskonstante Ausgangsmaterial
River delta Gleichgewichtskonstante Gleichgewichtskonstante
Gleichgewichtskonstante Gleichgewichtskonstante Law of mass action
Wir wollen die Gleichgewichtskonstante einer chemischen Reaktion berechnen. Eine bekannte und wichtige Reaktion ist das BOUDOUARD-Gleichgewicht - es handelt sich dabei um die Reaktion von festem Kohlenstoff mit gasförmigem Kohlendioxid zu gasförmigem Kohlenmonoxid. Dieses Gleichgewicht liegt je nach Temperatur entweder bei den Reaktanten ("links") oder bei den Produkten
("rechts"). Die Gleichgewichtskonstante soll bei 500 °C und 900 °C berechnet werden. Die Ermittlung der Gleichgewichtskonstante erfolgt aus dem Standardantrieb, der Freien Standard-Enthalpie delta(G)°R. Diese erhalten wir aus der Standard-Reaktionsenthalpie delta(H)°R und aus der Standard-Reaktionsentropie delta(S)°R. Ausgangspunkt hierfür sind thermodynamische Tabellen. Die Reaktions- Enthalpie erhalten wir aus den tabellierten Bildungsenthalpien delta(H)°F: -393,77 kJ/mol für die Bildungsenthalpie von Kohlendioxid; - 221,24 kJ/mol für die Bildungsenthalpie von 2 mol Kohlenmonoxid. Als Differenz berechnen wir eine endotherme Reaktionsenthalpie von 172,53 kJ/mol. (Diese Wärme würde benötigt, wenn die Reaktion mit 100 % Umsatz ablaufen würde) Wir betrachten den Prozess aus der Perspektive der Entropie: 219,55 J/(mol*K) für die Standardentropie der Reaktanten (Edukte) C und CO2. 296,24 J/(mol*K) für die Standardentropie der Produkte. Die Reaktion ist endotrop mit + 176,69 J/(mol*K) (Joule pro mol und Kelvin) Reaktions- Entropie delta(S)°R. Nach der GIBBS-HELMHOLTZ-Gleichung können wir nun die Freie Standard-Reaktionsenthalpie delta(G)°R berechnen. Je nachdem, welche Temperatur T (rot) wir in die Gleichung
einsetzen, erhalten wir einen anderen Wert für den Standardantrieb delta(G)°R. Bei 500°C (773 K) erhalten wir + 35,95 kJ/mol – bedeutet die reinen Produkte (2 CO) sind bei dieser Temperatur instabiler als die reinen Reaktanten (C + CO2). Der Prozess ist als ganzes endergonisch. (K(eq)<1; Gleichgewicht liegt "links") Bei der höheren Temperatur 900°C (1173 K)
beträgt die freie Standard-Reaktionsenthalpie - 34,73 kJ/mol -
bedeutet: die Reaktion ist als
Ganzes exergonisch; die reinen Produkte sind stabiler als die reinen Reaktanten (Edukte). Schon aus dem Vorzeichen des Standard-Antriebs können wir die
Gleichgewichtskonstanten abschätzen: Bei 500°C wird K(eq) deutlich unter 1 liegen; bei 900 °C deutlich über 1.
Die Berechnung des Zahlenwerts der Gleichgewichtskonstante erfolgt über der Formel ln = - delta(G)°/(RT) Damit sich die Einheiten wegkürzen, können wir z.B. delta(G)° in J/mol umrechnen (wenn wir R in J/(mol*K) einsetzen) ln ist dimensionslos - bei
500°C erhalten wir - 5,59. Der Zahlenwert von ist dann exp(-5,59) oder 0,0037. Beachten Sie, dass wir mit dieser
Rechnung nur den reinen Zahlenwert von K(eq) erhalten. Die Einheit von K(eq) müssen wir
separat erarbeiten aus dem Massenwirkungsgesetz. Bei 500°C ist die Reaktion als Ganzes endergonisch; die Gleichgewichtskonstante ist kleiner als 1, das Gleichgewicht liegt auf der linken Seite (bei den Reaktanten). Die analoge Rechnung für die höhere Temperatur 900 °C beschreibt eine (als Ganzes) exergonische Reaktion: k = exp(+ 3,56) = 35,2 als Zahlenwert. Die Gleichgewichtskonstante ist größer als 1 - (charakteristisch
Loading...
Feedback

Timings

  236 ms - page object

Version

AV-Portal 3.21.3 (19e43a18c8aa08bcbdf3e35b975c18acb737c630)
hidden