ChemistryGleichgewichtA-Level
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Gleichgewichtskonstante

Ausdruck für die Gleichgewichtskonstante Kc.

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Core idea

Overview

Die Gleichgewichtskonstante (Kc) definiert das Verhältnis der Produktkonzentrationen zu den Eduktkonzentrationen im Zustand des dynamischen Gleichgewichts für ein chemisches System bei einer bestimmten Temperatur. Sie wird aus dem Massenwirkungsgesetz abgeleitet, wobei jede Konzentration mit der Potenz ihres stöchiometrischen Koeffizienten aus der ausgeglichenen chemischen Gleichung versehen wird.

When to use: Diese Gleichung wird verwendet, wenn eine reversible chemische Reaktion in einem geschlossenen System bei konstanter Temperatur ein dynamisches Gleichgewicht erreicht hat. Sie gilt für gelöste Stoffe in einer Lösung oder für Gase, sofern ihre Konzentrationen als Molarität (mol/L) angegeben werden.

Why it matters: Der Wert von Kc zeigt das Ausmaß einer Reaktion an. Ein großes Kc begünstigt Produkte, während ein kleines Kc Edukte begünstigt. Das ist für industrielle Chemiker entscheidend, um theoretische Ausbeuten zu berechnen und Reaktionsbedingungen für maximale Effizienz zu optimieren.

Symbols

Variables

ratio = Equilibrium Ratio, = Equilibrium Constant

ratio
Equilibrium Ratio
Variable
Equilibrium Constant
Variable

Walkthrough

Derivation

Formel: Gleichgewichtskonstante (Kc)

Gibt das Verhältnis der Produkt- zu Reaktantenkonzentrationen im Gleichgewicht an, wobei jede mit ihrem stöchiometrischen Koeffizienten potenziert wird.

  • Das System befindet sich in einem dynamischen Gleichgewicht in einem geschlossenen System.
  • Konzentrationen werden als Annäherung an Aktivitäten verwendet (A-Level-Niveau).
1

Schreiben einer allgemeinen Reaktion:

Die kleingeschriebenen Koeffizienten a, b, c, d stammen aus der ausgeglichenen Reaktionsgleichung.

2

Angabe des Kc-Ausdrucks:

Bei einer festen Temperatur ist Kc für die Reaktion konstant.

Note: Reine Feststoffe und reine Flüssigkeiten werden weggelassen, da ihre Konzentration effektiv konstant ist.

Result

Source: AQA A-Level Chemistry — Equilibria

Free formulas

Rearrangements

Solve for ratio

Nach ratio umstellen

Stelle die Gleichung nach ratio um.

Difficulty: 1/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Why it behaves this way

Intuition

Ein dynamisches Gleichgewicht, bei dem Moleküle kontinuierlich zwischen Reaktanten und Produkten umgewandelt werden, die gesamten makroskopischen Konzentrationen jedoch konstant bleiben, wie eine zweispurige Straße mit gleichem Verkehrsfluss in beide Richtungen.

Term
Das Verhältnis des Produkts der Gleichgewichtsmolarkonzentrationen der Produkte zum Produkt der Gleichgewichtsmolarkonzentrationen der Reaktanten, jede potenziert mit ihrem erwarteten Grenzwert.
Es quantifiziert die relativen Mengen von Produkten und Reaktanten im Gleichgewicht und gibt die Tendenz der Reaktion an, zu den Produkten (großes Kc) oder zu den Reaktanten (kleines Kc) hin zu verlaufen.
Term
Die molare Konzentration (mol/L) der Spezies A, B, C bzw. D am Punkt des dynamischen Gleichgewichts.
Stellt die effektive 'Menge pro Volumen' jeder Substanz dar, die nach Einstellung des Gleichgewichts für die Hin- oder Rückreaktion zur Verfügung steht.
Term
Die stöchiometrischen Koeffizienten der Spezies A, B, C bzw. D, wie durch die ausgeglichene chemische Gleichung bestimmt.
Diese Exponenten spiegeln die Empfindlichkeit der Gleichgewichtslage gegenüber Änderungen der Konzentration dieser bestimmten Spezies wider, die aus der Molekularität der Reaktionsschritte resultiert.

Signs and relationships

  • Exponenten c, d, a, b: Die Konzentrationen werden mit ihren stöchiometrischen Koeffizienten potenziert, weil gemäß dem Massenwirkungsgesetz die Geschwindigkeit eines elementaren Reaktionsschritts proportional zum Produkt der Reaktanten ist.
  • Division (Produkte im Zähler, Reaktanten im Nenner): Diese Verhältnisstruktur definiert Kc als Maß für das Ausmaß der Reaktion. Eine höhere Konzentration der Produkte (Zähler) im Verhältnis zu den Reaktanten (Nenner)

Free study cues

Insight

Canonical usage

Die Einheiten für Kc werden durch Einsetzen der Konzentrationseinheiten (typischerweise mol dm^-3) in den Gleichgewichtsausdruck und Vereinfachung anhand der stöchiometrischen Koeffizienten der ausgeglichenen Gleichung abgeleitet.

Dimension note

Kc ist nur dann dimensionslos, wenn die Summe der stöchiometrischen Koeffizienten der Produkte gleich der Summe der stöchiometrischen Koeffizienten der Edukte ist.

One free problem

Practice Problem

Bei der reversiblen Reaktion N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) bestimmt ein Chemiker die Gleichgewichtsmolaritäten und erhält für den Ausdruck [NO₂]² / [N₂O₄] den Wert 0.00463. Berechne die Gleichgewichtskonstante Kc für diese Reaktion.

Hint: Im Gleichgewicht ist die Gleichgewichtskonstante Kc numerisch gleich dem Konzentrationsverhältnis von Produkten zu Edukten.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Im Kontext von Berechnung von Kc für das Haber-Verfahren im Gleichgewicht wird Gleichgewichtskonstante verwendet, um Messwerte in einen interpretierbaren Wert zu übersetzen. Das Ergebnis ist wichtig, weil es hilft, gemessene Mengen mit Konzentration, Ausbeute, Energieänderung, Reaktionsgeschwindigkeit oder Gleichgewicht zu verbinden.

Study smarter

Tips

  • Reine Feststoffe und reine Flüssigkeiten haben eine Aktivität von 1 und werden im Ausdruck weggelassen.
  • Der Wert von Kc ist für eine bestimmte Reaktion bei einer bestimmten Temperatur konstant und ändert sich nicht mit Konzentration oder Druck.
  • Stelle sicher, dass die chemische Gleichung vollständig ausgeglichen ist, um die stöchiometrischen Exponenten der einzelnen Spezies korrekt zu bestimmen.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • Feststoffe oder reine Flüssigkeiten einbeziehen.
  • Nicht die Gleichgewichtskonzentrationen verwenden.

Common questions

Frequently Asked Questions

Gibt das Verhältnis der Produkt- zu Reaktantenkonzentrationen im Gleichgewicht an, wobei jede mit ihrem stöchiometrischen Koeffizienten potenziert wird.

Diese Gleichung wird verwendet, wenn eine reversible chemische Reaktion in einem geschlossenen System bei konstanter Temperatur ein dynamisches Gleichgewicht erreicht hat. Sie gilt für gelöste Stoffe in einer Lösung oder für Gase, sofern ihre Konzentrationen als Molarität (mol/L) angegeben werden.

Der Wert von Kc zeigt das Ausmaß einer Reaktion an. Ein großes Kc begünstigt Produkte, während ein kleines Kc Edukte begünstigt. Das ist für industrielle Chemiker entscheidend, um theoretische Ausbeuten zu berechnen und Reaktionsbedingungen für maximale Effizienz zu optimieren.

Feststoffe oder reine Flüssigkeiten einbeziehen. Nicht die Gleichgewichtskonzentrationen verwenden.

Im Kontext von Berechnung von Kc für das Haber-Verfahren im Gleichgewicht wird Gleichgewichtskonstante verwendet, um Messwerte in einen interpretierbaren Wert zu übersetzen. Das Ergebnis ist wichtig, weil es hilft, gemessene Mengen mit Konzentration, Ausbeute, Energieänderung, Reaktionsgeschwindigkeit oder Gleichgewicht zu verbinden.

Reine Feststoffe und reine Flüssigkeiten haben eine Aktivität von 1 und werden im Ausdruck weggelassen. Der Wert von Kc ist für eine bestimmte Reaktion bei einer bestimmten Temperatur konstant und ändert sich nicht mit Konzentration oder Druck. Stelle sicher, dass die chemische Gleichung vollständig ausgeglichen ist, um die stöchiometrischen Exponenten der einzelnen Spezies korrekt zu bestimmen.

References

Sources

  1. Atkins' Physical Chemistry
  2. IUPAC Gold Book: Equilibrium constant, Kc
  3. Wikipedia: Equilibrium constant
  4. IUPAC Gold Book
  5. NIST Chemistry WebBook
  6. Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
  7. IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
  8. Chemistry by Raymond Chang, 12th Edition