Was du auf dieser Seite lernst
Du lernst die drei zentralen Merkmale eines chemischen Gleichgewichts kennen und wiederholst den Systembegriff (offen / geschlossen / abgeschlossen). Diese Grundlagen brauchst du für alle weiteren Themen rund um Gleichgewichtsreaktionen.
Grundlagen aus diesem Kapitel
Das dynamische Gleichgewicht hast du am Modell des Stechheberversuchs kennengelernt: → Modellexperiment Stechheberversuch · Den Systembegriff aus der Energetik: → Thermodynamische Systeme (Energetik)
2.4 Merkmale eines chemischen Gleichgewichts
⚑ Merksatz – Chemisches Gleichgewicht
- Im abgeschlossenen System stellt sich das Gleichgewicht von beiden Seiten her ein.
- Im Gleichgewicht (Endzustand) erfolgen gleich viele Hin- wie Rückreaktionen pro Zeiteinheit.
- Im Gleichgewicht liegen meist nicht gleich viele Anfangs- wie Endstoffe vor.
Wiederholung: Systemtypen in der Chemie
| Offenes System | Geschlossenes System | Abgeschlossenes System (= isoliertes System) |
|
|---|---|---|---|
| Austausch von … |
✔ Energie ✔ Teilchen |
✔ Energie | — |
| Kein Austausch von … | — | ✘ Teilchen |
✘ Energie ✘ Teilchen |
| Besonderheit |
Gesamtenergie konstant i. d. R. idealisiertes System |
||
| Beispiele |
„Kochtopf" Mensch |
„Dampfkochtopf" Reagenzglas mit Stopfen |
„Thermoskanne" Universum (idealisiert) |
ℹ Den Systembegriff aus der Perspektive der Thermodynamik findest du hier: Thermodynamische Systeme (Energetik)
Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen
Merkmal 1 – Startpunkt
Das Gleichgewicht stellt sich von beiden Seiten her ein – ob man mit Edukten, Produkten oder einem Gemisch startet, spielt keine Rolle.
Merkmal 2 – Dynamik
Im Gleichgewicht laufen Hin- und Rückreaktion mit gleicher Geschwindigkeit ab. Äußerlich: Stillstand. Innerlich: ständige Aktivität.
Merkmal 3 – Stoffmengen
Edukte und Produkte liegen im GG meist in ungleichen Mengen vor. Das Verhältnis beschreibt die Gleichgewichtskonstante Kc.
Voraussetzung
Ein stabiles Gleichgewicht kann sich nur in einem abgeschlossenen oder geschlossenen System einstellen – Teilchen dürfen nicht entweichen.
Häufige Fragen – Merkmale des chemischen Gleichgewichts
Was sind die drei wichtigsten Merkmale eines chemischen Gleichgewichts?
Ein chemisches Gleichgewicht ist durch drei Merkmale gekennzeichnet: (1) Es stellt sich von beiden Seiten ein – unabhängig vom Startpunkt. (2) Hin- und Rückreaktion laufen im Gleichgewicht gleich schnell ab (dynamisches Gleichgewicht). (3) Die Konzentrationen von Edukten und Produkten sind im Gleichgewicht konstant, aber i. d. R. verschieden.
Was bedeutet „das Gleichgewicht stellt sich von beiden Seiten ein"?
Ganz gleich, ob man mit reinen Edukten, reinen Produkten oder einem beliebigen Gemisch startet – das System strebt immer denselben Gleichgewichtszustand an (bei gleichen Bedingungen). Das zeigt der Stechheberversuch modellhaft: Versuch 1 (Start: alles in A) und Versuch 2 (Start: alles in B) enden im selben Endzustand.
Sind im Gleichgewicht immer gleich viele Edukte wie Produkte vorhanden?
Nein – das ist ein häufiges Missverständnis. Im Gleichgewicht sind die Konzentrationen konstant, aber nicht notwendigerweise gleich groß. Wie das Verhältnis aussieht, beschreibt die Gleichgewichtskonstante Kc. Liegt Kc ≫ 1, überwiegen die Produkte; liegt Kc ≪ 1, überwiegen die Edukte.
Warum braucht man ein abgeschlossenes (oder geschlossenes) System für ein Gleichgewicht?
Wenn Teilchen das System verlassen können (offenes System), kann sich kein stabiles Gleichgewicht einstellen – z. B. entweicht CO2 beim Erhitzen von CaCO3 im offenen Reagenzglas, und die Rückreaktion findet praktisch nicht statt. Im geschlossenen System (Stopfen drauf) bleibt das CO2 im System, die Rückreaktion läuft ab, und es stellt sich ein Gleichgewicht ein.
Was ist der Unterschied zwischen offenem, geschlossenem und abgeschlossenem System?
Offenes System: Austausch von Energie und Teilchen mit der Umgebung (z. B. Kochtopf ohne Deckel, lebender Organismus). Geschlossenes System: Nur Energieaustausch, keine Teilchen (z. B. Reagenzglas mit Stopfen, Dampfkochtopf). Abgeschlossenes System: Weder Energie- noch Teilchenaustausch (Thermoskanne, Universum – idealisiert). Alle drei Typen sind detailliert auf der Seite Thermodynamische Systeme (Energetik) beschrieben.
Lernkarten – Merkmale des chemischen Gleichgewichts
Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.
Nenne die drei Merkmale eines chemischen Gleichgewichts.
① Stellt sich von beiden Seiten ein · ② Hin- = Rückreaktion pro Zeiteinheit (dynamisch) · ③ Meist ungleiche Mengen von Edukten und Produkten
Warum ist ein chemisches Gleichgewicht „dynamisch" und nicht „statisch"?
Weil Hin- und Rückreaktion weiterhin ablaufen – nur mit gleicher Geschwindigkeit. Makroskopisch: Konzentrationen konstant. Mikroskopisch: ständige Reaktionsaktivität.
Ordne zu: Kochtopf (offen) · Reagenzglas mit Stopfen · Thermoskanne → welcher Systemtyp?
Kochtopf ohne Deckel → offenes System · Reagenzglas mit Stopfen → geschlossenes System · Thermoskanne → abgeschlossenes System
Stimmt es, dass im GG immer [Edukt] = [Produkt] gilt? Begründe.
Nein. Im GG sind die Konzentrationen konstant, aber nicht notwendigerweise gleich. Das Verhältnis hängt von Kc ab: Kc ≫ 1 → Produkte überwiegen; Kc ≪ 1 → Edukte überwiegen.
Für A ⇌ B gilt Kc = 4. Im Gleichgewicht beträgt [A] = 0,5 mol/L. Berechne [B].
Kc = [B] / [A]
[B] = Kc · [A]
[B] = 4 · 0,5 mol/L
[B] = 2,0 mol/L
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