2.14 Berechnungen zum Massenwirkungsgesetz

Berechnungen zum Massenwirkungsgesetz können nach folgender Schrittfolge durchgeführt werden:

  1. Aufstellung der Reaktionsgleichung
  2. Angeben der Stoffemengenkonzentrationen (Partialdrücke) der Reaktionspartner vor dem Reaktionsbeginn (Start)
  3. Ermitteln der Stoffmengenkonzentrationen (Partialdrücke) der Reakionsteilnehmer im chemischen Gleichgewicht.
  4. Aufstellen der Gleichung des Massenwirkungsgesetzes (MWG).
  5. Einsetzen der Stoffmengenkonzentrationen (Partialdrücke) in die Gleichung des Massenwirkungsgesetzes.
  6. Berechnung der unbekannten Größe.


Hinweis: Bei chemischen Gleichgewichten mit gleicher Summe der Stöchiometriezahlen der Ausgangsstoffe (Edukte) und der Reaktionsprodukte (Produkte) können anstelle der Stoffmengenkonzentrationen die ihnen proportionalen Stoffmengen eingesetzt werden.

Stoffemengenkonzentration: Quotient aus der Stoffmenge n(B) des gelösten Stoffes B und dem Volumen der Lösung (=Gesamtvolumen nach dem Mischen bzw. lösen).

 02-14-00-ta-stoffmengenkonzentration

  • M(B): Molare Masse des gelösten Stoffes B;
  • m(B): Masse des gelösten Stoffes B;
  • n(B): Stoffmenge des gelösten Stoffes B

 02-14-00-ta-stoffmengenkonzentration-02

2.14.1 Berechnung der Gleichgewichtskonzentration

Aufgabe:
Wie viel mol Ester erhält man im GG, wenn man von 6 mol Ethanol und 2 mol Essigsäure (Ethansäure) ausgeht? Angenommen, die GG-Konstante Kc betrüge 4.
Ansatz und Lösung:
Zuerst das Reaktionsschema erstellen;


                                  02-13-02 ta herstellung essigsaeureethylester

Ausgangsstoffmenge:    2 mol                    +      6 mol          ⇌                                0 mol                     +  0 mol
 GG-Stoffmenge:          (2mol – x)              +        (6mol – x) ⇌                                x mol                     +  x mol

 

Das MWG aufstellen und die Werte einsetzen:

02-14-01-ta-mwg---berechnung-der-ggkonzentration---ester-01
 Es ist nur der Wert für x1 = 1,806 mol Ester möglich.

Im GG-Zustand liegen 1,806 mol Ester vor.

 

2.14.2 Berechnung der Gleichgewichtskonstanten

Aufgabe:
Setzt man 1 mol Ethanol mit 0,5 mol Essigsäure um, so erhält man im GG-Zustand 0,42 mol Essigsäuremethylester. Berechne die GG-Konstante KC.


Ansatz und Lösung:
Zuerst das Reaktionsschema erstellen;


                                  02-13-02 ta herstellung essigsaeureethylester

Ausgangsstoffmenge:    0,5 mol                 +      1     mol                 ⇌         0 mol                                 +  0 mol
 GG-Stoffmenge:          (0,5 mol – 0,42 mol)   + (1 mol – 0,42 mol)   ⇌        0,42 mol                             +  0,42 mol

Das MWG aufstellen und die Werte einsetzen:

02-14-02-ta-kc-fuer-estergleichgewicht---3-14-2

Ergebnis:
Die GG-Konstante Kc beträgt 3,8.