2.6 Schreib- und Sprechweise bei Gleichgewichtsreaktionen

Man sagt: „Das GG liegt rechts“

Um zu zeigen, dass das Gleichgewicht rechts liegt, gibt es mehrere Möglichkeiten:

  • Man kann die Produkte "größer" Schreiben (wird so gut wie nie benutzt);
  • Man kann den Pfeil nach rechts dicker machen; 
  • Man kann den Pfeil nach rechts länger zeichen. 

05-ta-estergleichgewicht--schreibweise

 

2.7 Estergleichgewicht und Kollisionsmodell

Problem: Wie ist ein Gleichgewicht zwischen wenigen Säure- und Alkoholmolekülen und vielen Ester- und Wasserteilchen möglich?

2.7.1 WH: Kollisionsmodell

Damit Teilchen miteinander reagieren können, müssen sie zusammenstoßen. 
a) Erklärung: Konzentrationsabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit:

 04 kollisionsmodell-zusammenstoss

 

Reaktionsgeschwindigkeit bei Stoffen zweier Phasen (Aggregatzustände):

  • Können nur an der Phasengrenze miteinander reagieren
  • Je größer die Oberfläche (je stärker der Zerteilungsgrad), desto höher die Reaktionsgeschwindigkeit ⇨ Anzünden eines Feuers

          ⇨ Biologie: Oberflächenvergrößerung/-verkleinerung

b) Mindestgeschwindigkeit der Teilchen = Temperaturabhängigkeit

  • nicht jeder Zusammenstoß führt zur Reaktion
  • Reaktion setzt eine Mindestenergie und die richtige Orientierung der Teilchen zueinander voraus.

höhere Temperatur => höhere mittlere Geschwindigkeit der Teilchen
Mindestgeschwindigkeit vA ist nötig

Maxwell-Boltzmann-Verteilung bei 3 Temperaturen:

vgl. Heftaufschrieb. 

Je höher die Temp, desto mehr Teilchen überschreiten eine gegebene Temp. vA.

RGT-Regel (Reaktions-Geschwindigkeit-Temperaturregel):
Bei vielen Reaktionen bewirkt eine Temperaturerhöhung um 10°C eine 2-4 fache Beschleunigung der Reaktionsgeschwindigkeit.

Zusammenfassung: 3 Faktoren die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen:

  1. Konzentration
  2. Temperatur
  3. Sterische Faktoren (v.a. bei großen Molekülen)

Info: Arrhenius-Gleichung beschreibt die quantitative Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante k von der Temperatur

 04 arrhenius-gleichung

k = Geschwindigkeitskonstante
A = sterischer Faktor (Produkt aus der Stoßzahl Z und dem Orientierungsfaktor P)
EA = Aktivierungsenergie
R = 8,314 J/(K mol); Avogadro-Konstante (NA) und Boltzmann-Konstante (kB) R = NA ∙ kB
T = absolute (thermodynamische) Temperatur (Einheit: K).
e = Konstante = eulersche Zahl = 2,72
⇨T groß ⇨ k groß ⇨ v groß
⇨EA klein ⇨k groß ⇨v groß

Zurück zum Problem:  Wie ist ein Gleichgewicht zwischen wenigen Säure- und Alkoholmolekülen und vielen Ester- und Wasserteilchen möglich?

Wie ist ein Gleichgewicht zwischen wenigen Säure- und Alkoholmolekülen und vielen Ester- und Wasserteilchen möglich?

           S        +             A                       ⇌                  E      +         W

Weniger Stöße, jedoch größere Erfolgchancen: Teilchen sind reaktionsfreudig Viele Stöße, jedoch geringere Erfolgschancen Teilchen sind reaktionsträge

 

Merke: Wenige reaktionsfreudige Teilchen können vielen reaktionsträgen Teilchen das Gleichgewicht halten.

2.7.2 Reaktionsgeschwindigkeit und Katalysatoren

a) homogene Katalyse: Edukte und Kat. sind in der gleichen Phase (z.B. Lsg)

  • Bildung von Zwischenstufen ⇨ EA ↓ ⇨ vmin ↓

09-ta-wh-reaktionsgeschwindigkeit-und-katalysator

b) heterogene Katalyse: Edukte u. Kat bilden 2 verschiedene Phasen


Edukte werden an Kat.-Oberfläche adsorbiert
⇨ Schwächung der Bdg.
⇨ günstige Räumliche Orientierung
⇨ Erhöhung der Konzentration
(Bsp. H₂ an Pt-Oberfläche)
Vermutung: Elektronenüberschuss oder –mangel an Oberfläche.

c) Autokatalyse: Katalysator entsteht erst durch den Reaktionsablauf ⇨ Reaktion erst langsam ⇨ dann immer schneller (vgl. Abb. S. 80)

d) Biokatalyse: Enzyme (Proteine, Eiweiße) beschleunigen sehr selektiv Reaktionen ⇨ Bilden Enzym-Substrat-Komplex ⇨ Rkt findet bei Körpertemperatur statt. Substratspezifisch und Wirkungsspezifisch;