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Katalysatoren
Die Reaktion von Ethanol und Ethansäure zu Ethansäureethylester und Wasser läuft extrem
langsam ab. Gibt man 3 mol Ethanol und 3 mol Ethansäure in einen Erlenmeyerkolben, so
dauert es Wochen, bis sich das Gleichgewichtsgemisch (je 2 mol Ester und Wasser, je 1 mol
Ethansäure und Ethanol) gebildet hat:
K = c Ester ⋅c Wasser
c Ethansäure
⋅c Ethanol
=4
mehrere
Wochen
Abb. 7-6 :Alkohol, :Säure, :Ester, :Wasser.
Will man die Gleichgewichtseinstellung beschleunigen, so gibt man wenige Milliliter
konzentrierter Schwefelsäure zu. Nach Zugabe der Schwefelsäure stellt sich das
Gleichgewicht in wenigen Stunden ein, wobei sich die Stoffmenge der im Gemisch
vorliegenden Schwefelsäure nicht geändert hat.
Die Gleichgewichtslage mit K = 4 wird durch die Zugabe der Schwefelsäure nicht beeinflusst.
Lediglich die Einstellung des Gleichgewichts wird beschleunigt.
Substanzen, die 1. die Einstellung eines chemischen Gleichgewichts beschleunigen, und die 2.
nach der Gleichgewichtseinstellung unverändert vorliegen, nennt man Katalysatoren.
Katalysatoren haben keinen Einfluss auf die Gleichgewichtslage.
Bei der beschriebenen Veresterungsreaktion ist Schwefelsäure der Katalysator.
Wie funktioniert ein Katalysator?
Ein Katalysator funktioniert wie ein Heiratsvermittler. Einem Katalysator kommt die Rolle
eines Vermittlers zwischen zwei Partnern zu, die ohne dessen Anwesenheit nur langsam oder
auch gar nicht eine Verbindung miteinander eingehen würden. Bei einer chemischen Reaktion
werden beispielsweise zwei Ausgangsverbindungen in ein Produkt umgewandelt. Hierfür
muss eine Barriere überwunden werden - die Aktivierungsenergie. Durch einen Katalysator
wird ein Reaktionspfad eröffnet, der besonders leicht zu begehen ist (Abb. 7-7). Es kommt so
zu einer Beschleunigung, die sich im Extremfall dadurch ausdrückt, dass die Reaktion
überhaupt erst möglich wird. Keinesfalls kann jedoch ein Katalysator die Gleichgewichtslage
verändern.