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Das Massenwirkungsgesetz und wie man damit rechnet an einem Beispiel erklärt (Schülerversion)
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 86 Zeilen
- in diesem Video möchte ich dir zeigen wie man auf das Massenwirkungsgesetz der Chemie kommt und wie man damit arbeitet
- also wie man damit rechnen kann und das ganze schauen wir uns an der beispielreaktion von Wasserstoff mit Jod
- zu Iod wasasserstoff an beim wassenwirkungsgesetz geht es immer um Gleichgewichtsreaktionen das heißt wir
- haben immer eine Hinreaktion durch diesen Fall dargestellt und eine Rückreaktion durch diesen Fall
- dargestellt es bedeutet einfach dass die Reaktion die wir betrachten in dem Fall die Synthese von Jodwasser Stoff auch
- wieder rückgängig gemacht werden kann also ein Wasserstoffmolekül und ein jodmolekül können zusammenstoßen und
- dabei jodwasserstoffmoleküle bilden aber auch umgekehrt können zwei
- iodwasserstoffmoleküle zusammenstoßen und dabei wieder Wasserstoff und Iod bilden bei massenwikungsgesetz geht es
- jetzt um das Gleichgewicht dass sich bei dieser Reaktion mit der Zeit einstellt wenn du das chemische Gleichgewicht noch
- nicht kennst dann habe ich dir oben ein Video verlinkt indem ich das erkläre wir wollen uns hier jetzt überlegen wie man
- auf dieses Massenwirkungsgesetz kommen kann und dafür machen wir eine vereinfachende Annahme wir nehmen mal an
- wir könnten bei unseren Reaktionen unser Kollisionsmodell benutzen auch dazu habe ich dir oben ein Video falls du das noch
- nicht kennst das Kollisionsmodell sagt uns dass wir die Geschwindigkeit in der die Hinreaktion stattfindet
- folgendermaßen ausdrücken können die hängt ab von der Konzentration von Wasserstoff mal der Konzentration des
- Iods das liegt eben daran dass die beiden sich stoßen müssen und dieses Mal hier zählt sozusagen wie viel
- Möglichkeiten es gibt dass Wasserstoff und iodmoleküle zusammenstoßen mal noch eine konstante und genauso können wir
- das für die Rückreaktion aufschreiben in dem Fall müssen aber zwei iodwasserstoffmoleküle zusammen prallen
- damit die stattfindet deshalb ist die Geschwindigkeit der Rückreaktion eben gegeben durch die Konzentration von
- jodwasserstoff mal der Konzentration von J waserstoff mal eineer konstante für eben diese Rückreaktion und wenn wir
- zweimal die gleiche Sache multiplizieren dann können wir das auch zusammenfassen zu einem Quadrat so das war die
- Vorbereitung jetzt können wir uns überlegen was passiert wenn wir im Gleichgewicht sind wenn wir im
- Gleichgewicht sind dann bedeutet das dass die hin und direktreaktion gleich schnell ablaufen ja es muss gleich viel
- jodwasserstoff entstehen und gleichzeitig gleich viel Wasserstoff und Jod das bedeutet diese beiden
- Geschwindigkeiten müssen gleich sein das bedeutet aber wenn wir dann ein was die Geschwindigkeit der Hinreaktion und was
- die Geschwindigkeit der Rückreaktion ist dass wir bei dieser Gleichung hier landen so und die können wir jetzt
- umstellen wir erinnern uns daran dass diese beiden Zahlen hier Konstanten sind die hängen nicht von den Konzentrationen
- der Beteiligten Stoff ab und was wir jetzt machen wir trennen einmal die Konstanten von den Konzentrationen das
- bedeutet wir teilen einmal durch die konstante der Rückreaktion dann kriegen wir diese Gleichung hier und jetzt
- bringen wir noch diese Konzentration auf die andere Seite und dann kriegen wir folgende Gleichung und das
- Bemerkenswerte daran ist jetzt folgendes hier drüben stehen nur konstanten und auf der rechten Seite stehen
- Konzentrationen meiner beteiligten Stoffe und diese Konstanten fasst man jetzt zu einer neuen konstante zusammen
- der sogenannten Gleichgewichtskonstante und die heißt KC und das ist das Massenwirkungsgesetz und wenn wir jetzt
- noch mal unsere Reaktion von vorer anschauen dann sehen wir aha das Massenwirkungsgesetz sagt folgendes ich
- muss oben die Konzentration aller Produkte miteinander multiplizieren und unten also geteilt durch die
- Konzentrationen aller Edukte multipliziert und dieser Quotient also wenn ich das Durcheinander Teil ist
- immer die gleiche konstante ne und das ist extrem nützlich das zu wissen das bedeutet ich mache einmal ein Experiment
- mess im Gleichgewicht wie die Konzentrationen sind kann dann diese Konstante ausrechnen und für jede
- weitere Reaktion die durchführe kann ich mit dieser Gleichung ausrechnen was dann passieren wird das einzige was man
- beachten muss ist dass diese Gleichgewichtskonstante noch von der Temperatur abhängt aber sobald ich bei
- einer Temperatur das mal gemessen habe kann ich damit immer ausrechnen was passieren wird das schauen wir uns
- gleich an aber erstmal noch die allgemeine Form des Massenwirkungsgesetzes wenn ich eine
- Reaktion habe bei der ich den Stoff a mit dem Stoff B reagieren lasse und der Stoff x und der Stoff y rauskommen und
- ich eine Reaktionsgleichung habe mit dem den Koeffizienten klein a klein B klein x und Klein y dann lautet das
- Massenwirkungsgesetz Produkte stehen oben und werden multipliziert und die Koeffizienten vor den Stoffen die stehen
- da immer als Exponent so wie auch hier oben bei dem hi steht ja diese zwei quasi hier wieder ja dieses x das vor
- dem großen X steht wird dann auch hier wieder stehen und das ganze Teile ich dann durch eben die Konzentration der
- Edukte multipliziert und dabei die Konzentration immer hoch den Koeffizienten vor dem entsprechenden
- Edukt und das Massenwirkungsgesetz sagt dieser Quotient ist immer eine konstante ja natürlich abhängig von der Reaktion
- aber für die Reaktion eine ganz bestimmte konstante was bringt uns das jetzt das schauen wir uns jetzt an und
- wir schauen uns eben diese Reaktion an bei 488° da ist die Gleichgewichtskonstante
- dieser Reaktion nämlich 5 50 ja also die hat man irgendwie gemessen in einer Apparatur da hat man eine bestimmte
- Menge Wasserstoff eine bestimmte Menge Iod reingegeben und dann geguckt wann ist es im Gleichgewicht und welche
- Konzentration haben dann die beteiligten Stoffe hat es eingesetzt und dabei 150 rausbekommen und wir können uns das
- jetzt zu nutze machen und folgende Frage beantworten wenn ich mit einer Konzentration von 0,8 mol pro Liter
- Wasserstoff starte und einer Konzentration von 0,5 mol pro Liter Iod wie sehen dann die Konzentrationen der
- beteiligten Stoffe im Gleichgewicht aus also wie viel z.B jodwserstoff kriege ich dann am Ende raus als ausbeut und da
- geht mir jetzt folgendermaßen vor es muss ja ein Teil des Wasserstoffs reagiert haben und der Teil der da
- reagiert hat den bezeichnen wir mal x das heißt die Konzentration von Wasserstoff im Gleichgewicht wird 0,8- x
- sein die Reaktionsgleichung sagt jedes Molekül Wasserstoff das reagiert reagiert auch ein kühlod das bedeutet
- die Konzentration von Jod wird 0,5- das gleiche also wieder x sein und wieder in die Reaktionsgleichung geschaut die sagt
- wenn ein Molekül Wasserstoff reagiert dann entstehen zwei Moleküle iodenwasserstoff das bedeutet wenn X mol
- pro Liter von dem Wasserstoff Wechel und x mol pro Liter von dem Iod dann müssen 2x mol pro Liter iodwasserstoff
- entstanden sein so nach dem wir uns das jetzt überlegt haben wie diese Gleichgewichtskonzentrationen aussehen
- müssen können wir das in unser Massenwirkungsgesetz das hier oben steht einsetzen also hier steht die 51 und
- jetzt ersetzen wir die Konzentrationen durch diese xterme das heißt wir kriegen einmal 2x Quadrat und unten kriegen wir
- 0,8- x mal 0,5- x wichtig dabei alles immer in Klammern setzen was man einsetzt sonst kriegt man hier Probleme
- und jetzt ist reine Mathematik man muss einfach nur diese Gleichung nach x auflösen das machen wir mal zusammen und
- da fangen wir an indem wir erst mal alle Klammern loswerden oben kommt dann 4x² raus und wenn man diese beiden Klammern
- miteinander ausmultipliziert kriegt man x² - 1,3x + 0,4 XE unterm Bruch stören uns immer das heißt das wollen wir als
- erstes wegbekommen und dafür machen wir mal den kompletten Nenner also mal in Klammern x² - 1,3x + 0,4 und dann steht
- folgende Gleichung da dran denken dass man die 51 jetzt komplett hier mit dieser Klammer multiplizieren muss wenn
- man die ausmultipliziert kriegt man 51x² - 66,3x + 20,4 ist 4x² jetzt muss man nur
- noch - vx² rechnen und dann hat man eine quadratische Gleichung in der Form wie man sie mit der Mitternachtsformel lösen
- kann ich denke die kennst du auf jeden Fall und die Mitternachtsformel spuckt natürlich jetzt zwei Lösung aus einmal
- x1 = 0,9572 und x2 = [Musik]
- 0,4535 da musst du immer gucken wie genau das in der Aufgabe gefordert ist aber mit diesen beiden Lösungen können
- wir jetzt zurück zu unserem Problem gehen und jetzt schauen wir erstmal welche von diesen beiden Lösungen macht
- denn Sinn x war ja wie viel von der Konzentration des Wasserstoffs weggehen ja hier 0,8- x BW 0,5- x und dann sehen
- wir jetzt schon mal die diese Lösung hier macht keinen Sinn weil dann würde ich bei negativen Konzentrationen landen
- das bedeutet diese Lösung können wir ignorieren und wir müssen die hier nehmen und jetzt wissen wir einfach
- welche Konzentrationen die beteiligten Stoffe im Gleichgewicht haben werden das heißt wir können das vorher sagen wenn
- dieses Gleichgewicht sich eingestellt haben wird dann wird Wasserstoff die Konzentration
- 0,3465 haben eben die 0,8- die 0,4535 jod wird die Konzentration 0,04 4 65 haben 0,5-
- 0,4535 und vor allem interessiert uns ja wie viel Produkt ist entstanden da wären eben
- 0,907 mol pro Liter iodwasserstoff entstanden wenn du jetzt noch weitere Videos zu dem chemischen Gleichgewicht
- oder Kinetik suchst dann habe ich hier meine Playlist zu Kinetik und chemischenem Gleichgewicht verlinkt
Zum Nachlesen
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ChemieZentrale Begriffe der Chemie sind chemische Reaktionen und chemische Bindungen. Durch chemische Reaktionen werden chemische Bindungen gebildet oder gespalten.
Chemisches GleichgewichtDas chemische Gleichgewicht ist das thermodynamische Gleichgewicht, dem eine Mischung aus miteinander reagierenden chemischen Stoffen im Verlauf der …