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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
  • „ KC ” besitzt keine bestimmte Einheit
Die kleinen Buchstaben geben die Stoffmenge der beteiligten Stoffe an, die durch die großen Buchstaben ersetzt worden sind.

Erklärung:

Für ein im Geichgewicht befindliches Reaktionssystem
                    Hinreaktion
AS (Ausgangsstoffe)            RP (Reaktionsprodukte)
                    Rückreaktion
gilt bei T = konstant und p = Konstant.
"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.
Vhin = VRück

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 KL): Löslichkeitsprodukt bei Salzen oder Wasser
  • KD: Dissoziationskonstante
  • KS / KB: Säure- / Basekonstante
H2O + H2O H3O+ + OH-
2 H2O H3O+ + OH-

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.

Es gilt immer:
C H3O+ · C OH- = L = 10-14
bei konstanter Temperatur und konstantem Druck

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. CO32- zugesetzt, werden dem System H3O+-Ionen entzogen, weil aus dem H3O+ was in dem System vorhanden ist und dem CO32- 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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