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Massenwirkungsgesetz

Definition:

Das Produkt der Konzentration der Reaktionsprodukte dividiert durch das Produkt der Konzentration der Ausgangsstoffe, ist immer eine Konstante Zahl (K).

a A + b B d D + e E

• „ K ” = Gleichgewichtskonstante ist eine für eine Reaktion bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck charakteristische Größe.    mehr...
• „ _C ” ist Das Symbol für die Konzentration
• „ K_C ” besitzt keine bestimmte Einheit

Die kleinen Buchstaben geben die Stoffmenge der beteiligten Stoffe an, die durch die großen Buchstaben ersetzt worden sind.

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Erklärung:

"Im Gleichgewicht befindlich" bedeutet, die Konzentrationen aller beteiligten Stoffe ändern sich nicht, obwohl im Gleichgewicht die Reaktion ständig abläuft. Allerdings wird soviel AS wie zu RP reagiert, durch Zerfall des RP wieder neu gebildet.

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Anwendung:

Das MWG wird vielseitig angewendet, immer dann wenn Gleichgewichtszustände herrschen, also wenn Ausgangstoffe und Reaktionsprodukte in einem System gleichzeitig vorliegen. Das "K" hat in der Chemie in speziellen MWG - Anwendungen spezielle Bezeichnungen.

• L (auch K_L): Löslichkeitsprodukt bei Salzen oder Wasser
• K_D: Dissoziationskonstante
• K_S / K_B: Säure- / Basekonstante

Wasser ist im System im großen Überschuss vorhanden. Seine Konzentration ist verglichen mit C H₃O⁺ und C OH^- riesig, geringe Verluste durch Beeinflussung des Gleichgewichtes fallen nicht auf. D.h C² H₂O ist annähernd konstant und kann deshalb ignoriert werden, bzw. 1 gesetzt werden.
L = C H₃O⁺ · C OH^-
Dieses Gleichgewicht stellt sich immer in wässrigen Systemen ein.
Also H₂O, H₃O⁺ und OH^- im Gleichgewicht.

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Es gilt immer:

C H³O⁺ · C OH^- = L = 10^-14

Durch Zugabe diverser Stoffe zu diesem System kann das Gleichgewicht beeinflusst werden.

Beispiele:

Wenn zu diesem Gleichgewicht noch H₃O⁺ hinzugegeben wird durch (z.B. Salzsäure) kommt es zur Absenkung der OH^- Konzentration, weil die Rückreaktion zu Wasser überwiegt um wieder das Gleichgewicht L= 10^-14 herzustellen. Dabei bleibt aber noch ein Überschuss an H₃O⁺ dieser Überschuss gibt der saure pH-Wert an.
Bei Zugabe von OH^- durch (z.B. Natriumhydroxid) kommt es zur Absenkung der H₃O⁺ Konzentration, weil die Rückreaktion zu Wasser überwiegt um wieder das Gleichgewicht L=10^-14herzustellen. Dabei bleibt ein Überschuss an OH^- bestehen und dieser löst den basischen pH-Wert aus.

Das Anion Cl^- und Kation Na⁺ ändern das Gleichgewicht nicht,
aber wird z.B. CO₃^2- zugesetzt, werden dem System H₃O⁺-Ionen entzogen, weil aus dem H₃O⁺ was in dem System vorhanden ist und dem CO₃^2- Kohlensäure (H₂CO₃) entsteht. Dabei verliert das System H₃O⁺ und die Konzentration im Gleichgewicht beträgt nicht mehr L=10^-14. Es wird vom Gleichgewicht neues H₃O⁺ gebildet bis das Gleichgewicht wieder L=10^-14 beträgt. Dabei entsteht auch wieder OH^-, dieser Überschuss gibt dem System den basischen pH-Wert.

Bei NH₄⁺ Zugabe entsteht durch den Zerfall von NH₄⁺ NH₃ + H⁺.
Das Wasserstoff-Ion reagiert mit dem Wasser
H⁺ + H₂O H₃O⁺
Durch den Überschuss an H₃O⁺ kommt das Gleichgewicht wieder durcheinander. Es kommt zur verstärkten Rückreaktion zu Wasser um wieder ein Gleichgewicht von L=10^-14 herzustellen, aber es bleibt ein Überschuss an H₃O⁺, denn es kann ja nur 1 H₃O⁺-Ion 1 OH^--Ion zu Wasser binden. Das System bleibt dabei im sauren pH-Bereich.

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