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Das Prinzip von Le Chatelier

Drückt man auf den Kolben, wird das braune Gas erst dunkler — und dann wieder etwas heller. Warum wehrt es sich?

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Zwang und Ausweichen

  • Anknüpfung:Ein Gemisch reagiert immer so, dass \(Q\) auf \(K\) zuläuft (2.2.4).
  • Zwang:jede äußere Änderung, die \(Q \ne K\) macht — z. B. Zugabe oder Entzug eines Stoffes.
  • Edukt zugeben / Produkt entziehen:\(Q < K\) — die Hinreaktion überwiegt, das Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts.
  • Produkt zugeben / Edukt entziehen:\(Q > K\) — die Rückreaktion überwiegt, Verschiebung nach links.
  • \(K\) bleibt gleich:nur die Zusammensetzung ändert sich, bis wieder \(Q = K\) gilt.
Merke

Prinzip von Le Chatelier (kleinster Zwang): Übt man auf ein System im Gleichgewicht einen Zwang aus, verschiebt sich das Gleichgewicht so, dass die Wirkung des Zwangs verringert wird.

  • Technik:ein Produkt laufend entfernen (abdestillieren, ausfällen) erzwingt fast vollständigen Umsatz.
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Druck und Volumen

  • Gasgleichgewicht:\(\ce{2 NO2} \rightleftharpoons \ce{N2O4}\) — braunes \(\ce{NO2}\), farbloses \(\ce{N2O4}\).
  • Druckerhöhung:Volumen verkleinern — alle Konzentrationen steigen um denselben Faktor.

Ziehe den Griff des Kolbenprobers nach links (drücken) oder rechts (ziehen) — oder nutze den Regler bzw. ←/→ am Griff. Beobachte die Farbe direkt nach der Änderung und einen Moment später. Mit den Knöpfen gibst du zusätzlich NO₂ oder N₂O₄ zu.

Stickstoffdioxid im Kolbenprober

Halte fest: Beim Zusammendrücken wird das Gas erst dunkler (alle Konzentrationen steigen) und dann etwas heller — das Gleichgewicht weicht zur Seite mit weniger Gasteilchen aus, gleicht den Zwang aber nur teilweise aus.

Herleitung:

\(Q = \dfrac{c(\ce{N2O4})}{c^2(\ce{NO2})} = K\)
Volumen halbieren: alle \(c\) verdoppeln
Gleichgewicht vorher
\(Q^{\prime} = \dfrac{2\,c(\ce{N2O4})}{4\,c^2(\ce{NO2})} = \dfrac{K}{2}\)
Vergleich mit \(K\)
der Nenner wächst stärker
\(Q^{\prime} < K \;\Rightarrow\; \text{Hinreaktion}\)
Ergebnis
weniger Gasteilchen, Druck sinkt teilweise
Merke

Druck und Gleichgewicht: Druckerhöhung verschiebt das Gleichgewicht zur Seite mit der kleineren Zahl an Gasteilchen; bei \(\Delta n(\text{Gas}) = 0\) hat der Druck keinen Einfluss.

  • Inertgas bei konstantem \(V\):der Gesamtdruck steigt, die Konzentrationen der Reaktionspartner nicht — keine Verschiebung.
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Allgemeine Hinweise

K ändert sich nicht

Zugabe, Entzug und Druck verändern nur die Zusammensetzung. \(K\) bleibt bei gleicher Temperatur gleich — genau deshalb muss sich das Gemisch anpassen.

Nur teilweiser Ausgleich

Das Gleichgewicht macht den Zwang nie ganz rückgängig: Nach dem Zusammendrücken bleibt das Gas dunkler als vorher, und zugegebenes Edukt wird nur teilweise verbraucht.

Mit Q begründen

Statt „das Gleichgewicht will …“ lieber rechnen: Welcher Faktor ändert sich in \(Q\)? Ist \(Q\) jetzt kleiner oder größer als \(K\)? Daraus folgt die Richtung.

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