Wikipedia · einfach zusammengefasst · Stand
Dissoziationskonstante
Die Dissoziationskonstante K d ist in der Chemie ein Maß dafür, wo sich in einer Dissoziationsreaktion ein Gleichgewicht einstellt.
Inhalt3 Abschnitte
Bedeutung und Voraussetzungen
Die Dissoziationskonstante K_d beschreibt in der Chemie, wo sich das Gleichgewicht einer Dissoziationsreaktion einstellt. Für die allgemeine Reaktion AB ⇌ A + B gibt sie an, ob die Substanz bevorzugt dissoziiert als A und B oder undissoziiert als AB vorliegt. Je größer K_d ist, desto weiter liegt das Gleichgewicht auf der Seite der dissoziierten Form.
Die übliche Beschreibung setzt eine ideale, hinreichend verdünnte Lösung voraus, in der die Anziehungskräfte zwischen den Teilchen vernachlässigt werden können. Bei realen Lösungen mit Konzentrationen über 0,1 molar muss das Massenwirkungsgesetz mit einem Korrekturfaktor angewendet werden. Ist das bindende Molekül ein Inhibitor, wird die Dissoziationskonstante auch Hemmungskonstante K_i genannt.
Berechnung und Dissoziationsgrad
Die Dissoziationskonstante ist ein Spezialfall der Gleichgewichtskonstante aus dem Massenwirkungsgesetz:
K_d = c(A) · c(B) / c(AB) = k_1 / k_{−1}
Dabei sind c(A), c(B) und c(AB) die Konzentrationen der Stoffe A, B und AB in Mol pro Liter (mol/l). k_1 ist die Geschwindigkeitskonstante der Dissoziation als Hinreaktion, k_{−1} die Geschwindigkeitskonstante der Assoziation als Rückreaktion.
Statt K_d kann der Dissoziationsgrad α in Prozent angegeben werden. Bei Säuren spricht man – bezogen auf eine einmolare Lösung – von schwachen Säuren bei α < 1 %, von mittelstarken Säuren bei α > 1 % und von starken Säuren bei α ≈ 100 %.
Bei Reaktionen in Lösungen hängt die Dissoziationskonstante im thermodynamischen Sinne praktisch nur von der Temperatur ab. Theoretisch beeinflusst sie auch der Druck; dies spielt jedoch nur bei Gasen eine Rolle.
Thermische Dissoziation von Distickstofftetroxid
Distickstofftetroxid zerfällt in einer Gleichgewichtsreaktion zu Stickstoffdioxid:
N₂O₄ ⇌ 2 NO₂
Die Reaktion eignet sich als Schauexperiment, weil sich das Gleichgewicht ausreichend schnell einstellt und bereits in einem moderaten Temperaturbereich sichtbar verschiebt. Eine mit Distickstofftetroxid und Stickstoffdioxid gefüllte Ampulle wird in warmem Wasser rotbraun, weil sich das Gleichgewicht zum Stickstoffdioxid verschiebt. In Eiswasser entfärbt sie sich, da vermehrt farbloses Distickstofftetroxid entsteht.
Da die Partialdrücke proportional zu den Konzentrationen sind, gilt hier:
K_d = p²(NO₂) / p(N₂O₄)
K_d hängt deutlich von der Temperatur ab. Die angegebenen Werte betragen: 0 °C: 0,0177 atm; 8,7 °C: 0,0374 atm; 25 °C: 0,147 atm; 35 °C: 0,302 atm; 45 °C: 0,628 atm; 50 °C: 0,863 atm; 86,5 °C: 7,499 atm; 101,5 °C: 16,18 atm; 130,8 °C: 59,43 atm. Der starke Anstieg zeigt, dass bei höheren Temperaturen die dissoziierte Form NO₂ zunehmend begünstigt wird.