Techniklexikon

Gleichgewicht chemischer Reaktionen

Chemie, Physikalische Chemie, Spezialfall des thermodynamischen Gleichgewichts in einem System, in dem chemische Reaktionen ablaufen. Es gelten naturgemäss die allgemeinen thermodynamischen Gleichgewichtsbedingungen, aus denen folgt, dass die Affinitäten aller möglichen Reaktionen in dem System null sind, d.h., dass die Reaktionen zum Abschluss gekommen sein müssen. Makroskopisch erscheint ein chemisches Gleichgewicht als Ruhezustand, mikroskopisch dagegen wandeln sich in der Zeiteinheit gleich viele Moleküle entsprechend den Reaktionsgleichungen ineinander um, so dass insgesamt der Anteil jeder Komponente konstant bleibt. Damit sich ein chemisches Gleichgewicht einstellen kann, darf die Reaktionsgeschwindigkeit nicht zu klein sein, sonst entsteht ein eingefrorener Zustand.

Besteht das betrachtete System nur aus einer Phase, z.B. einer Gasphase oder aus sich mischenden Flüssigkeiten bzw. Lösungen, so spricht man vom homogenen chemischen Gleichgewicht. Sind mehrere Phasen vorhanden, so spricht man vom heterogenen chemischen Gleichgewicht. Beim homogenen chemischen Gleichgewicht kann kein Partner durch die Reaktion verschwinden, beim heterogenen nur dann, wenn ein Reaktionsprodukt in eine andere Phase übergeht und dem Gleichgewicht entzogen wird.

Ein metastabiles chemisches Gleichgewicht erfüllt wie ein stabiles die Gleichgewichts- und Stabilitätsbedingungen, die Aussagen über das thermodynamische Potential bei infinitesimalen Änderungen der Zustandsvariablen (z.B. Druck, Temperatur, Molenbrüche) machen, ist aber instabil gegen grosse Änderungen dieser Grössen. So befindet sich z.B. eine unterkühlte wässrige Lösung von Essigsäure im Gleichgewicht bezüglich der Dampfphase und der Dissoziation, ist aber instabil gegen das Gleichgewicht der festen Eisphase mit der Lösung bei gleichem Druck, gleicher Temperatur und Konzentration.

Gleichgewichte chemischer Reaktionen werden oft mit dem Massenwirkungsgesetz berechnet.