14.4: Berechnung der Gleichgewichtskonstante

Die Gleichgewichtskonstante für eine Reaktion wird aus den Gleichgewichtskonzentrationen (oder Drücken) ihrer Reaktanten und Produkte berechnet. Wenn diese Konzentrationen bekannt sind, beinhaltet die Berechnung einfach ihre Substitution in den K_c-Ausdruck.

Gasförmiges Stickstoffdioxid bildet zum Beispiel Distickstofftetroxid nach dieser Gleichung:

Werden 0,10 mol NO₂ bei 25 °C in einen 1,0-l-Kolben gegeben, ändert sich die Konzentration so, dass im Gleichgewicht [NO₂] = 0,016 M und [N₂O₄] = 0,042 M beträgt. Der Wert der Gleichgewichtskonstante für die Reaktion kann wie folgt berechnet werden:

Als nächstes wird ein etwas anspruchsvolleres Beispiel vorgestellt, in dem die Reaktionsstöchiometrie verwendet wird, um Gleichgewichtskonzentrationen aus den bereitgestellten Informationen abzuleiten. Die grundlegende Strategie dieser Berechnung ist für viele Arten von Gleichgewichtsberechnungen hilfreich und beruht auf der Verwendung von Termen für die anfänglich vorhandenen Reaktanten- und Produktkonzentrationen, dafür, wie sie sich im Laufe der Reaktion ändern und wie sie sind, wenn das System das Gleichgewicht erreicht. Das Akronym ICE wird häufig verwendet, um sich auf diesen mathematischen Ansatz zu beziehen, und die Konzentrationsterme werden normalerweise in einem tabellarischen Format gesammelt, das als ICE-Tabelle bezeichnet wird.

Berechnung einer Gleichgewichtskonstante

Jodmoleküle reagieren reversibel mit Jodid-Ionen zu Triiodid-Ionen.

Wenn eine Lösung mit den Konzentrationen von ^I2 und I− beide gleich 1,000 × 10⁻³ M vor der Reaktion eine Gleichgewichtskonzentration von I₂ von 6,61 × 10⁻⁴ M ergibt, wie hoch ist dann die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion?

Um die Gleichgewichtskonstanten zu berechnen, werden Gleichgewichtskonzentrationen für alle Reaktanten und Produkte benötigt:

Es werden die Anfangskonzentrationen der Reaktanten und die Gleichgewichtskonzentration des Produkts angegeben. Diese Informationen können verwendet werden, um Terme für die Gleichgewichtskonzentrationen der Reaktanten abzuleiten, wobei alle Informationen in einer ICE-Tabelle dargestellt werden.

Im Gleichgewicht beträgt die Konzentration von I₂ 6,61 × 10⁻⁴ M, so dass

Die ICE-Tabelle kann jetzt mit numerischen Werten für alle ihre Konzentrationen aktualisiert werden:

Schließlich können die Gleichgewichtskonzentrationen in die K_c-Expression substituiert und gelöst werden:

Dieser Text wurde übernommen von <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/13-4-equilibrium-calculations">Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 13.4 Gleichgewichtsberechnungen.