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Alt 03.10.2007, 16:39   #1   Druckbare Version zeigen
Chillakhe  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 126
Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Hallo,

kann mir jemand von euch bitte erklären, warum der Katalysator kein Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht sein kann? Es gibt ja 3 Einflussfaktoren mit Konzentration, Temperatur und Druck.


Danke!
Chillakhe ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.10.2007, 16:59   #2   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Die Lage eines Gleichgewichtes hängt von der freien Enthalpie der Edukte und der Produkte ab (gemäss deltaG=-RT ln K). Der Katalysator beeinflusst diese Grössen nicht, sondern allein die freie Enthalpie eines möglichen Zwischen- (Übergangs-) zustandes bei der Reaktion. Damit vermag ein Katalysator also nur die Kinetik einer Reaktion zu verändern.

lg
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"Old geochemists never die, they merely reach equilibrium." (Antonio C. Lasaga ?)
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Alt 03.10.2007, 17:01   #3   Druckbare Version zeigen
NilsM Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.285
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Ein Katalysator beeinflusst die Kinetik, nicht die Thermodynamik einer chem. Reaktion. Er verringert die Aktivierungsenergie, aber nicht die thermody. Größen wie Gibbs-Enthalpie oder Entropie.
NilsM ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.10.2007, 17:29   #4   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied Beitrag anzeigen
Die Geschwindigkeitskonstanten für Hin- und Rückreaktiion werden jeweils um den gleichen Faktor vergrößert, so dass deren Quotient, die Gleichgewichtskonstante Kc ihren Wert nicht verändert.
Die Gleichgewichtskonstante Kc ist aber nicht gleichzusetzen mit dem Quotient der Geschwindigkeitskonstanten (wie Lehrbücher das bisweilen so schön anschaulich darstellen)

lg
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Alt 03.10.2007, 17:37   #5   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Die Gleichgewichtskonstante Kc ist aber nicht gleichzusetzen mit dem Quotient der Geschwindigkeitskonstanten (wie Lehrbücher das bisweilen so schön anschaulich darstellen)
Ich fühl mich grade wie ein Erstsemster...natürlich ist sie gleichzusetzen!
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Alt 03.10.2007, 19:06   #6   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Zitat von deniro990 Beitrag anzeigen
Ich fühl mich grade wie ein Erstsemster...natürlich ist sie gleichzusetzen!
Ich mich auch

Dann zeig' mal deine Herleitung...
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Alt 03.10.2007, 19:17   #7   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied Beitrag anzeigen
es sei denn, dass man die kinetische Ableitung des MWG prinzipiell nicht akzeptiert.
Gibt es einen vernünftigen Grund, sowas zu akzeptieren ?
Wir alle wissen, dass Geschwindigkeitsgesetze nichts, aber auch rein gar nichts mit der Stöchiometrie der Reaktion zu tun haben, sondern rein empirisch sind.

lg
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Alt 03.10.2007, 19:21   #8   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Dann zeig' mal deine Herleitung...
siehe Atkins S.825ff (3. Auflage)
Da ist es für ein einfaches und für ein etwas komplizierteres Gleichgewicht hergeleitet.
Unser Prof hat uns das als "fundamentalen Zusammenhang zwischen Thermodynamik und Kinetik" verkauft und da ne riesen Welle draus gemacht...
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Alt 03.10.2007, 20:09   #9   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Die Herleitung für ein "einfaches" Gleichgewicht kenne ich; so verkauft man ja Gleichgewichte in der Schule.
Ich habe zwar (diesen) Atkins nicht, glaube aber zu wissen, was du meinst; in meinem Atkins steht nämlich was ähnliches für eine Reaktion, die aus mehreren Teilschritten ("Elementarreaktionen") besteht. Dort kann man dann sehen, wie sich die Gleichgewichtskonstante als Produkt von Quotienten der Form (ki/k-i) ergibt, wobei ki und k-i die Geschwindigkeitskonstanten für die Hin- bzw. Rückreaktion eines Elementarschritts darstellen. Das ganze unterliegt allerdings der Annahme, dass alle Teilreaktionen für sich genommen in einem Gleichgewicht stehen (also eine Art steady-state-approximation, ich weiss leider nicht, wie das zu Deutsch heisst) und ich versuche mir gerade vorzustellen, ob und inwiefern man mit dieser Annahme eigentlich leben kann, bzw ob sie eine zwingende Bedingung für das Gesamtgleichgewicht darstellt. Es kann durchaus sein, dass Atkins (und Ihr alle) recht habt und ich irre, aber die Angelegenheit ist mir dann doch etwas zu oberflächlich abgetan...

lg

EDIT @ehemaliges Mitglied : ich habe erst jetzt Ihren letzten Beitrag gelesen und muss eigentlich sagen, dass ich mich mit der thermodynamischen Herleitung des MWG wohler fühle als mit der kinetischen. Die thermodynamische Herleitung fusst bekanntlich darauf, dass im Gleichgewichtszustande dG=0 für das Gesamtsystem gilt. Man setzt dann die chemischen Potentiale aller am System beteiligten Phasen und Reaktanden ein und erhält als Ergebnis, dass ein gewisser Ausdruck (den wir gemeinhin als Gleichgewichtskonstante identifizieren) eben konstant sein muss. Die rein thermodynamische Herleitung kommt ohne zweifelhafte Annahmen über Reaktionsgeschwindigkeiten von Elementarreaktionen aus, die wohl auf ewig unüberprüfbar bleiben werden. Aber jedem nach seinem gusto.
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Geändert von ricinus (03.10.2007 um 20:16 Uhr)
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Alt 03.10.2007, 20:42   #10   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
in meinem Atkins steht nämlich was ähnliches für eine Reaktion, die aus mehreren Teilschritten ("Elementarreaktionen") besteht.
So ist es. Und direkt darüber befindet sich die Herleitung für ein Gleichgewicht, das nur aus einem Elementarschritt besteht und daher ohne jegliche Näherungen auskommt.
Zitat:
Das ganze unterliegt allerdings der Annahme, dass alle Teilreaktionen für sich genommen in einem Gleichgewicht stehen
Ja.
Zitat:
also eine Art steady-state-approximation
Ich würde sagen nein. Die "steady-state"-Näherung ("stationärer Zustand") kenne ich von Reaktionen mit Intermediaten, die sofort weiterragieren, z.B.
{A \rightarrow I \rightarrow C}
mit k1 << k2, so dass der zweite Teilschritt "übergangen" wird, aber egal.
Zitat:
ich versuche mir gerade vorzustellen, ob und inwiefern man mit dieser Annahme eigentlich leben kann, bzw ob sie eine zwingende Bedingung für das Gesamtgleichgewicht darstellt
Das versuche ich auch...
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Alt 03.10.2007, 21:00   #11   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Zitat von deniro990 Beitrag anzeigen
Ich würde sagen nein. Die "steady-state"-Näherung ("stationärer Zustand") kenne ich von Reaktionen mit Intermediaten, die sofort weiterragieren, z.B.
{A \rightarrow I \rightarrow C}
mit k1 << k2, so dass der zweite Teilschritt "übergangen" wird, aber egal.
Ich sehe einen kleinen Unterschied, zwischen der Annahme eines stationären Zustandes, und dem was Atkins da macht.

Er nimmt als Beispiel die Reaktionssequenz :

A + B = C + D

C = E + F

und setzt dann die Geschwindigkeitsausdrücke, die sich für d[A]/dt und d[C]/dt gemäss beider Elementarreaktionen ergeben, gleich null. Bei einem einfachen stationären Zustand setzt man für das "Intermediat" d[C]/dt=0. Atkins braucht aber darüberhinaus auch d[A]/dt=0, und A ist kein Intermediat.

Mein Gefühl mag mich täuschen, aber ich fürchte, da ist irgendwo der Wurm drin.

lg

EDIT Die Frage ist doch ob d[A]/dt=d[C]/dt=0 sein muss damit die Konzentrationen [A], [B], [D], [E] und [F] konstant sein können. Also ein System gekoppelter Differentialgleichungen, welches sich nur für gegebene Geschwindigkeitskonstanten entscheiden lässt, nicht aber allgemein. Oder vll hat jmd mehr mathematischen Sachverstand als ich und kann was zum Ausweg aus der Klemme beitragen ?
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Geändert von ricinus (03.10.2007 um 21:14 Uhr)
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Alt 03.10.2007, 21:27   #12   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
Ich sehe einen kleinen Unterschied, zwischen der Annahme eines stationären Zustandes, und dem was Atkins da macht.
Ich auch. Vielleicht hast du mich falsch verstanden, ich wollte damit:

Zitat:
Ich würde sagen nein.
zum Ausdruck bringen, dass ich glaube, dass es sich hier um keine steady-state-Näherung handelt.
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Alt 03.10.2007, 21:34   #13   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Nein, ich hatte schon richtig verstanden: ich halte das auch für keine klassische steady-state Bedingung. Ich sagte ja bereits in meinem Beitrag von 20:09 h "eine Art steady-state".

Je mehr ich darüber nachdenke, desto mehr glaube ich, dass sich Atkins weit aus dem Fenster lehnt, denn : er nennt ja nur ein Beispiel einer möglichen Reaktionssequenz. Allein den einzigen Beweis zu führen, dass in seinem Beispiel für konstante Edukt- und Produktkonzentrationen die Bedingung
d[A]/dt=d[C]/dt=0 erfüllt sein muss, ist mathematisch nicht trivial. Wie will man dann auch noch, sich auf diesen (unbewiesenen) Fall stützend, eine allgemeine Aussage treffen ?

lg
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Alt 03.10.2007, 21:52   #14   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

Zitat:
desto mehr glaube ich, dass sich Atkins weit aus dem Fenster lehnt, denn : er nennt ja nur ein Beispiel einer möglichen Reaktionssequenz
So ist es. Aber in meiner Auflage ist das auch eindeutig als "Beispiel 25.5" markiert und aus dem Text dazu geht auch hervor, dass es sich hier um keine allgemeine Herleitung handelt. Diese wird - wie bereits zuvor gesagt - etwas weiter oben mit Hilfe des Gleichgewichts {A \rightleftharpoons B} geführt.
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Alt 03.10.2007, 22:03   #15   Druckbare Version zeigen
ricinus Männlich
Moderator
Beiträge: 23.863
AW: Katalysator = Einflussfaktor auf das chemische Gleichgewicht?

In meinem Atkins (4. , englische Ausgabe) ist es Beispiel 26.5.

Das, was Atkins darüber für das Gleichgewicht A = B schreibt, ist als Verallgemeinerung, schon deshalb unhaltbar, weil die Geschwindigkeitsgesetze für die Reaktion A -> B und B -> A ja nicht zwingend 1. Ordnung sind. Atkins Beweis taugt nur für den Fall, in dem die
Reaktionen A -> B und B -> A wahrhaftige Elementarreaktionen mit Kinetik 1. Ordnung sind.
Ich denke, das was Atkins als Beispiel 26.5 (in deiner Ausgabe 25.5) schreibt, ist von ihm eigentlich als Verallgemeinerung gedacht, aber wie ich glaube, an sich unhaltbar.
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