Dynamisches Gleichgewicht

Eine reversible chemische Reaktion ist eine Reaktion, bei der die Umwandlung von Reaktanten in Produkte und die Umwandlung von Produkten zurück in Reaktanten gleichzeitig erfolgt. Ein Doppelpfeil zwischen den Reaktanten und Produkten zeigt seine reversible Natur an.

Wenn die Geschwindigkeit der Bildung von Produkten oder die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion gleich der Geschwindigkeit der Bildung von Reaktanten oder der Geschwindigkeit der Umkehrreaktion ist, wird das chemische Gleichgewicht erreicht.

Das chemische Gleichgewicht ist in der Tat ein dynamischer Prozess. Von außen betrachtet erscheint das gesamte System statisch – auf molekularer Ebene ist es jedoch hochaktiv.

Denken Sie an die thermische Zersetzung von Phosphorpentachlorid.

Beim Erhitzen in einem geschlossenen Behälter zerfällt gasförmiges Phosphorpentachlorid in einer reversiblen Reaktion in ein Gemisch aus Phosphortrichlorid und Chlorgas. Im Laufe der Reaktion nimmt die Konzentration von Phosphorpentachlorid ab, während Phosphortrichlorid und Chlorgas zunehmen.

Infolgedessen nimmt die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion ab und die der Rückreaktion zu.

Schließlich werden die Raten der Vorwärts- und Rückwärtsreaktion gleich, und das System erreicht ein chemisches Gleichgewicht. In diesem Zustand ändern sich die relativen Konzentrationen von Phosphorpentachlorid, Phosphortrichlorid und Chlor nicht mehr.

Ein solcher Gleichgewichtszustand wird auch als dynamisches Gleichgewicht bezeichnet, da sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsreaktion weiterhin ablaufen, jedoch mit der gleichen Geschwindigkeit. Da sich die Reaktanten und Produkte mit der gleichen Geschwindigkeit bilden, mit der sie konsumiert werden, bleiben ihre Konzentrationen konstant, wenn auch nicht unbedingt gleich.

Ein chemisches Gleichgewicht ist homogen, wenn sich alle Reaktanten und Produkte einer gegebenen reversiblen Reaktion in derselben Phase befinden – entweder gasförmig oder wässrig. In einem heterogenen Gleichgewicht existieren Reaktanten und Produkte in unterschiedlichen Phasen.