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7. Beeinflussung der Gleichgewichtslage
Für chemisch industrielle Prozesse ist es sehr unbefriedigend, wenn Reaktionen nicht
vollständig ablaufen. Wenn ein Teil der Edukte nicht umgesetzt wird, so kostet dies bares
Geld. Daher ist es ein wichtiges Ziel der chemischen Industrie chemische Prozesse so
ablaufen zu lassen, dass diese möglichst vollständig ablaufen.
Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch Stoffmengenänderung
Versetzt man für die Veresterung aus Abb. 5-9 bei Raumtemperatur (=> K = 4) 1 mol
Ethansäure mit 1 mol Ethanol und einer katalytischen Menge an Schwefelsäure, so erhält man
das Gleichgewichtsgemisch aus Tabelle 7-1 (Überprüfen Sie, dass K = 4 gilt).
Da Ethansäure teurer als Ethanol ist, ist man bei der Synthese von Ethansäureethylester
(braucht man als Lösungsmittel für Klebstoffe) daran interessiert, die teurere Komponente
(Ethansäure) möglichst vollständig umzusetzen. Daher erhöht man im Gleichgewichtsgemisch
aus Tabelle 7-1 die Ethanolkonzentration um 1 mol/Lauf 1,33 mol/L.
Berechnet man mit den Werten der Spalte Start (neu) aus Tabelle 7-2 den
Reaktionsquotienten, so findet man Q= c ⋅c E W
=1≠4, d. h. es liegt kein Gleichgewicht
c S
⋅c A
mehr vor. Da Q < 4 ist, liegt zu wenig Produkt vor und die Reaktion läuft so lange bevorzugt
in Hinrichtung ab, bis sich ein neues Gleichgewicht eingestellt hat (rechte Spalte in Tabelle
7-2, es gilt wieder K = 4). *) Berechnung der rechten Spalte, für mathematisch
unerschrockene, siehe am Ende von Kapitel 7.
Tabelle 7-1 erstes Gleichgewicht
Tabelle 7-2 Störung durch Zugabe von Ethanol und Einstellung
eines neuen Gleichgewichts
Warum findet - ausgehende von der Gemischzusammensetzung Start (neu) - die Hinreaktion
bevorzugt statt?
Da die Konzentrationen der Produkte zunächst nicht geändert wurden, bleibt die
Reaktionsgeschwindigkeit für die Rückreaktion E + W → S + A unverändert.
Die Geschwindigkeit der Hinreaktion S + A → E + W wird erhöht, da die Konzentration des
Alkohols erhöht wurde, so dass mehr Stoßmöglichkeiten für Säure- und Alkohol-Moleküle
existieren.
Da nach Zugabe des Edukts Ethanol die Hinreaktion bis zur Einstellung des neuen
Gleichgewichts bevorzugt abläuft, sagt man auch, dass das Gleichgewicht nach rechts
verschoben wird. Man beachte aber, dass K sich nicht verändert (, da sich weder die
betrachtete Reaktion noch die Temperatur ändern).