14.7
Aus der Anfangskonzentration der Reaktanten und der Gleichgewichtskonstante K für die Reaktion können unbekannte Gleichgewichtskonzentrationen bestimmt werden.
Betrachten Sie die Reaktion, bei der 0,30 molare Stickstoffgas und 0,40 molare Sauerstoffgas reagieren, um Stickstoffmonoxidgas zu erzeugen, und bei der K 0,10 beträgt. Zur Berechnung der Gleichgewichtskonzentrationen werden die bekannten Werte in einer ICE-Tabelle tabellarisch dargestellt.
Für die Konzentrationsänderung wird die Zunahme bzw. Abnahme für jedes Produkt bzw. jeden Reaktanten mit dem x-fachen seines stöchiometrischen Koeffizienten bezeichnet. Die Summe oder Differenz wird verwendet, um die Gleichgewichtskonzentrationen zu ermitteln, die dann in den Gleichgewichtsausdruck eingesetzt werden.
Um nach x aufzulösen, wird der Ausdruck erweitert und alle Terme werden auf eine Seite gelegt, um ihn in die Form ax2 + bx + c umzuwandeln. Diese Gleichung kann mit der quadratischen Formel gelöst werden.
Das Lösen ergibt zwei Werte für x: 0,047 und −0,065. Da die negative Konzentration eines Stoffes unmöglich ist, kann der Wert verworfen werden.
Bei Verwendung von 0,047 für x betragen die Gleichgewichtskonzentrationen von Stickstoff, Sauerstoff und Stickstoffmonoxid 0,25, 0,35 bzw. 0,094 molaren Konzentrationen.
Die perfekte quadratische Bedingung ist eine Situation, in der eine Abkürzung verwendet werden kann, um die quadratische Formel zu vermeiden.
Wenn zum Beispiel die Anfangskonzentrationen von Stickstoff und Sauerstoff in der obigen Reaktion jeweils 0,30 molar betrugen, wird die Gleichung zu einem perfekten Quadrat. In solchen Fällen kann die Gleichung vereinfacht werden, indem die Quadratwurzel beider Seiten genommen wird, um nach x aufzulösen.
Die Berechnung von Gleichgewichtskonzentrationen ist in vielen Bereichen der Wissenschaft und Technik von entscheidender Bedeutung – beispielsweise be…
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