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Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T19:38:19Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass nur Gasteilchen für den Druck verantwortlich sind, da sie leider komprimiert werden können.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, da die Anzahl der Teilchen sinkt.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und dass die richtige Erklärung besagt, dass das Volumen auf der Seite mit der grösseren Anzahl Gasteilchen kleiner ist und somit der Druck grösser. In diesem Beispiel ist der Druck zwischen den Teilchen auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte. Das Prinzip von Le Chatelier würde dies mit der Begründung erklären, dass der Druck auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen flieht, erklären
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber vom Prinzip von Le Chatelier bekannt, dass das Gleichgewicht von der günstigen Enthalpie flieht und sich somit von der exothermen Reaktion fernhält, weswegen auch die obige Aussage gut nachzuvollziehen ist.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, führt zur ungünstigen Enthapie, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleiben muss.Dies besagt auch die eigentliche Erklärung, welche wir im Unterricht besprochen haben.Die Konzentration wird auf beiden Seiten so lange angepasst, bis das Massenwirkungsgesetz wieder stimmt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T19:37:05Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass nur Gasteilchen für den Druck verantwortlich sind, da sie leider komprimiert werden können.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, da die Anzahl der Teilchen sinkt.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und dass die richtige Erklärung besagt, dass das Volumen auf der Seite mit der grösseren Anzahl Gasteilchen kleiner ist und somit der Druck grösser. In diesem Beispiel ist der Druck zwischen den Teilchen auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte. Das Prinzip von Le Chatelier würde dies mit der Begründung, dass der Druck auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen flieht, erklären
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber vom Prinzip von Le Chatelier bekannt, dass das Gleichgewicht von der günstigen Enthalpie flieht und sich somit von der exothermen Reaktion fernhält, weswegen auch die obige Aussage gut nachzuvollziehen ist.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, führt zur ungünstigen Enthapie, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleiben muss.Dies besagt auch die eigentliche Erklärung, welche wir im Unterricht besprochen haben.Die Konzentration wird auf beiden Seiten so lange angepasst, bis das Massenwirkungsgesetz wieder stimmt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T19:08:23Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass nur Gasteilchen für den Druck verantwortlich sind, da sie leider komprimiert werden können.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber vom Prinzip von Le Chatelier bekannt, dass das Gleichgewicht von der günstigen Enthalpie flieht und sich somit von der exothermen Reaktion fernhält, weswegen auch die obige Aussage gut nachzuvollziehen ist.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, führt zur ungünstigen Enthapie, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleiben muss.Dies besagt auch die eigentliche Erklärung, welche wir im Unterricht besprochen haben.Die Konzentration wird auf beiden Seiten so lange angepasst, bis das Massenwirkungsgesetz wieder stimmt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T19:07:44Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie leider komprimiert werden können.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber vom Prinzip von Le Chatelier bekannt, dass das Gleichgewicht von der günstigen Enthalpie flieht und sich somit von der exothermen Reaktion fernhält, weswegen auch die obige Aussage gut nachzuvollziehen ist.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, führt zur ungünstigen Enthapie, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleiben muss.Dies besagt auch die eigentliche Erklärung, welche wir im Unterricht besprochen haben.Die Konzentration wird auf beiden Seiten so lange angepasst, bis das Massenwirkungsgesetz wieder stimmt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Grundlagen GW

2020-07-06T18:50:54Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
*
* Wichtig ist also auch die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, denn somit sind alle Konzentrationen im Gleichgewicht gleich.
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T18:44:22Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber vom Prinzip von Le Chatelier bekannt, dass das Gleichgewicht von der günstigen Enthalpie flieht und sich somit von der exothermen Reaktion fernhält, weswegen auch die obige Aussage gut nachzuvollziehen ist.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, führt zur ungünstigen Enthapie, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleiben muss.Dies besagt auch die eigentliche Erklärung, welche wir im Unterricht besprochen haben.Die Konzentration wird auf beiden Seiten so lange angepasst, bis das Massenwirkungsgesetz wieder stimmt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T18:16:46Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber vom Prinzip von Le Chatelier bekannt, dass das Gleichgewicht von der günstigen Enthalpie flieht und sich somit von der exothermen Reaktion fernhält, weswegen auch die obige Aussage gut nachzuvollziehen ist.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, führt zur ungünstigen Enthapie, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T17:10:50Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit dem Prinzip von Le Chatelier und der eigentlichen Erklärung nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Somit können wir ableiten, dass das Gleichgewicht auch zur endothermen Reaktion wandert. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die eigentliche, richtige Erklärung.
Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T17:04:06Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt. Dies besagt auch die richtige Erklärung, weswegen auch gut nachvollziehbar ist, weswegen das Gleichgewicht zur günstigen Entropie wandert.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T16:40:11Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-06T16:35:29Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
* Im Video wird oftmals der Begriff „Stress“ verwendet. Im Unterricht haben wir aber nur über die Begriffe „Zwang“ und „Flucht“ gesprochen. Mit „Stress“ ist jedoch nichts Anderes gemeint, als dass das Gleichgewicht dem „Stress“ entgehen will und somit die „Flucht“ ergreift.

Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-05T19:06:52Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht deutlich erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
* Im Video wird oftmals der Begriff „Stress“ verwendet. Im Unterricht haben wir aber nur über die Begriffe „Zwang“ und „Flucht“ gesprochen. Mit „Stress“ ist jedoch nichts Anderes gemeint, als dass das Gleichgewicht dem „Stress“ entgehen will und somit die „Flucht“ ergreift.

Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Grundlagen GW

2020-07-05T19:05:48Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
*
* Wichtig ist also auch die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, denn somit sind alle Konzentrationen im Gleichgewicht gleich.
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-07-05T19:00:41Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist.Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen.

Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen. Das ist komplexer jedoch versteht man den Zusammenhang viel besser. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Beispielsweise könnte man die Beeinflussung mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) begründen oder mit der [[Kinetik]] begründen. Egal welche Methode man wählt beide bauen auf das Vorwissen.

So kann man auch zweigleisig Vorgegangen werden. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen

Die richtigen Erklärungen sind komplexer als Le Châteliers Prinzip, sind jedoch von grosser Bedeutung, wenn die Ursachen der Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts im Zentrum stehen
==Einleitung==
'''Le Châtelier'''

Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert

'''Richtige Erklärung'''

Die Ursachen für die Verschiebung sind bei Konzentration, Druck und Temperatur immer ein wenig verschieden und wird in den Unterkapitel erläutert. Kurz gesagt reagieren mehr oder weniger Teilchen in eine Richtung durch die verschiedenen Beeinflussungen.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG bei der Reaktion A + B ⇌ C:

[[image: Massenwirkungsgesetz (Chemiewiki).PNG‎]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

[A]GW = 1 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 4

wenn nun z. B. [A] um +1 Mol erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 8 Mol

K = 2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

[A]GW = 2 Mol

[B]GW = 2 Mol

[C]GW = 16 Mol

K = 4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[''Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit'']] im Unterthema [[Konzentration]] unter anderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

'''Richtige Erklärung:'''
Gibbs-Helmholtz-Gleichung: '''ΔG = ΔH - T * ΔS'''

Das GW ist abhängig von der Temperatur, weil sie mit der Entropie (ΔS) multipliziert wird. In diesem Fall ist ΔS ungünstig bei der Hinreaktion (also ΔS > 0), wenn jetzt der ungünstige Wert bei hoher Temperatur mit einer hohen Zahl multipliziert wird, wächst der Einfluss von ΔS auf die Reaktion und sie wird weniger freiwillig, damit ist es unwahrscheinlicher, dass die zwei Edukte zum Produkt reagieren.

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
* Im Video wird oftmals der Begriff „Stress“ verwendet. Im Unterricht haben wir aber nur über die Begriffe „Zwang“ und „Flucht“ gesprochen. Mit „Stress“ ist jedoch nichts Anderes gemeint, als dass das Gleichgewicht dem „Stress“ entgehen will und somit die „Flucht“ ergreift.

Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-07-05T18:59:35Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

<gallery>
Image:1phase.JPG| ''1.Phase''
Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
Image:3phase.JPG‎| ''3.Phase''
</gallery>

*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Die Bedeutung des chemischen Gleichgewichts wird am Anfang dieses Video mithilfe eines Beispiels einer einfachen Matherechnung erklärt. Anschließend werden die Verhältnisse der Edukte und der Produkte im Gleichgewicht verdeutlicht. Später kommt man auch auf die Gleichgewichtskonstante K zu sprechen. Dies wird durch ein Beispiel erklärt, in dem eine Reaktion mit den Produkten a und b zu den Edukten c und d reagieren. Hier wird erklärt wie die Hin- und Rückreaktion ausgerechnet werden.
*
Merke:
*
* Das chemische Gleichgewicht entsteht bei einer Reaktion bei der nach einer gewissen Zeit die Stoffe, welche als Edukte vorliegen und die Stoffe die als Produkte vorliegen, in einem bestimmten Mengenverhältnis vorliegen.

* Bei einem chemischen Gleichgewicht sind Hin- sowie Rückreaktion gleich schnell.
* Im Unterricht haben wir uns grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Wenn die Gleichgewichtskonstante (Kc) kleiner als 1 ist, dann liegt das Gleichgewicht auf der linken Seite, also auf der Seite mit den Edukten und wenn es grösser als 1 ist, liegt es auf der rechte Seite, also auf der Seite mit den Produkten.

: Die Gleichgewichtskonstante ist eine Zahl die durch die Division der Konzentration der Produkte und der Konzentration der Edukte entsteht.
* Diese Zahl sagt aus, ob sich das Gleichgewicht schliesslich auf der Seite mit den Edukten oder auf der Seite mit den Produkten befindet.

* Besonders nützlich: Das Video ist einerseits für den Einstieg in das Thema des chemischen Gleichgewichtes nützlich. Andererseits bekommt man einen klaren Einblick und eine klare Erklärung der Gleichgewichtskonstante und deren Zusammenhang mit dem Massenwirkungsgesetz.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-07-05T18:58:22Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

<gallery>
Image:1phase.JPG| ''1.Phase''
Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
Image:3phase.JPG‎| ''3.Phase''
</gallery>

*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung Simple Club==
*
Die Bedeutung des chemischen Gleichgewichts wird am Anfang dieses Video mithilfe eines Beispiels einer einfachen Matherechnung erklärt. Anschließend werden die Verhältnisse der Edukte und der Produkte im Gleichgewicht verdeutlicht. Später kommt man auch auf die Gleichgewichtskonstante K zu sprechen. Dies wird durch ein Beispiel erklärt, in dem eine Reaktion mit den Produkten a und b zu den Edukten c und d reagieren. Hier wird erklärt wie die Hin- und Rückreaktion ausgerechnet werden.
*
Merke:
*
* Das chemische Gleichgewicht entsteht bei einer Reaktion bei der nach einer gewissen Zeit die Stoffe, welche als Edukte vorliegen und die Stoffe die als Produkte vorliegen, in einem bestimmten Mengenverhältnis vorliegen.

* Bei einem chemischen Gleichgewicht sind Hin- sowie Rückreaktion gleich schnell.
* Im Unterricht haben wir uns grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Wenn die Gleichgewichtskonstante (Kc) kleiner als 1 ist, dann liegt das Gleichgewicht auf der linken Seite, also auf der Seite mit den Edukten und wenn es grösser als 1 ist, liegt es auf der rechte Seite, also auf der Seite mit den Produkten.

: Die Gleichgewichtskonstante ist eine Zahl die durch die Division der Konzentration der Produkte und der Konzentration der Edukte entsteht.
* Diese Zahl sagt aus, ob sich das Gleichgewicht schliesslich auf der Seite mit den Edukten oder auf der Seite mit den Produkten befindet.

* Besonders nützlich: Das Video ist einerseits für den Einstieg in das Thema des chemischen Gleichgewichtes nützlich. Andererseits bekommt man einen klaren Einblick und eine klare Erklärung der Gleichgewichtskonstante und deren Zusammenhang mit dem Massenwirkungsgesetz.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-07-05T18:53:36Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

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Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
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*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung Simple Club==
*
Die Bedeutung des chemischen Gleichgewichts wird am Anfang dieses Video mithilfe eines Beispiels einer einfachen Matherechnung erklärt. Anschließend werden die Verhältnisse der Edukte und der Produkte im Gleichgewicht verdeutlicht. Später kommt man auch auf die Gleichgewichtskonstante K zu sprechen. Dies wird durch ein Beispiel erklärt, in dem eine Reaktion mit den Produkten a und b zu den Edukten c und d reagieren. Hier wird erklärt wie die Hin- und Rückreaktion ausgerechnet werden.
*
Merke:
*
* Das chemische Gleichgewicht entsteht bei einer Reaktion bei der nach einer gewissen Zeit die Stoffe, welche als Edukte vorliegen und die Stoffe die als Produkte vorliegen, in einem bestimmten Mengenverhältnis vorliegen.

* Bei einem chemischen Gleichgewicht sind Hin- sowie Rückreaktion gleich schnell.
* Im Unterricht haben wir uns grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Wenn die Gleichgewichtskonstante (Kc) kleiner als 1 ist, dann liegt das Gleichgewicht auf der linken Seite, also auf der Seite mit den Edukten und wenn es grösser als 1 ist, liegt es auf der rechte Seite, also auf der Seite mit den Produkten.

: Die Gleichgewichtskonstante ist eine Zahl die durch die Division der Konzentration der Produkte und der Konzentration der Edukte entsteht.
* Diese Zahl sagt aus, ob sich das Gleichgewicht schliesslich auf der Seite mit den Edukten oder auf der Seite mit den Produkten befindet.

: Besonders nützlich: Das Video ist einerseits nützlich, um die genauen Grenzwerte der Gleichgewichtskonstante zu verstehen. Andererseits wird der Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstante mit der Frage, ob eine Reaktion stattfindet oder nicht, verdeutlicht.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-07-05T18:33:49Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

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Image:1phase.JPG| ''1.Phase''
Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
Image:3phase.JPG‎| ''3.Phase''
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*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung Simple Club==
*
Im Video wird zuerst das Massenwirkungsgesetz aufgezeigt, aus dem sich die Gleichgewichtskonstante ergibt. Danach werden der Grenzwert und wichtige Bereiche von K thematisiert und in der Zusammenfassung erhalten wir schließlich nochmals eine genauere Beschreibung des Begriffs von K.
*
Merke:
*
* Im Video fehlt am Anfang die genaue Definition und Erklärung der Gleichgewichtskonstante K. Falls unklar sein sollte, was K genau darstellt, müsste man zum Ende des Videos, wo dies schließlich erklärt wird. Nämlich, dass die Gleichgewichtskonstante K angibt, auf welcher Seite das Gleichgewicht liegt.
* Im Video werden die Bereiche 0.001 und 1000 der Gleichgewichtskonstante thematisiert
: Im Unterricht haben wir uns grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Ein Wert von K unter 0.001 würde dazu führen, dass keine Reaktion stattfindet. Im Video heißt es, die Edukte würden gleichbleiben. Was meint man aber mit gleich?
: Wir haben gelernt, dass am Anfang einer Reaktion nur Edukte vorhanden sind, bis sie zu Produkten reagieren. Da aber bei einem Wert unter 0.001 keine Reaktion möglich ist, so würden auch die Edukte nicht zu Produkten reagieren und somit würde sich die Konzentration der Edukte auch nicht ändern.Die Konz. der Edukte bleibt gleich
* Ein Wert von 1000 würde bedeuten, die Edukte reagieren vollständig zu Produkten
* Im Video werden schließlich noch die Werte zwischen 0.001 und 1000 thematisiert, worauf es im Video heißt, bei einem Wert zwischen 0.001 und 1000 würden sowohl Edukte als auch Produkte verfügbar sein.
: Das würde bedeuten, dass die Edukte nicht vollständig zu Produkten reagieren.

: Besonders nützlich: Das Video ist einerseits nützlich, um die genauen Grenzwerte der Gleichgewichtskonstante zu verstehen. Andererseits wird der Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstante mit der Frage, ob eine Reaktion stattfindet oder nicht, verdeutlicht.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-07-03T11:22:52Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
:Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksynthese nicht getan werden darf, da sich bei einer Erhöhung der Temperatur das Gleichgewicht nach links verlagern würde und dies schliesslich zu einer Rückreaktion führen würde.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür auf der rechten Seite.
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit dem grösseren Volumen flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=qXp_Ut4awu0 Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-07-03T10:55:57Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
:Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksynthese nicht getan werden darf, da sich bei einer Erhöhung der Temperatur das Gleichgewicht nach links verlagern würde und dies schliesslich zu einer Rückreaktion führen würde.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür auf der rechten Seite.
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit der ungünstigen Entropie flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=qXp_Ut4awu0 Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-07-03T10:41:45Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
:Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksynthese nicht getan werden darf, da sich bei einer Erhöhung der Temperatur das Gleichgewicht nach links verlagern würde und dies würde schliesslich zu einer Rückreaktion führen.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür im Gleichgewicht
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit der ungünstigen Entropie flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=qXp_Ut4awu0 Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-07-03T10:04:32Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
:Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksythese nicht getan werden darf.
* Erhöhte Temperatur bewirkt eine schnelle Reaktion aber das Gleichgewicht würde sich nach links verlagern und dies würde zu einer Rückreaktion führen.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür im Gleichgewicht
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit der ungünstigen Entropie flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=qXp_Ut4awu0 Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-07-03T09:36:53Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-07-03T09:36:08Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Merke:

:::::::::::::::H2 + I2 ⇌ 2HI

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-07-03T09:35:42Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Merke:

*

:::::::::::::::H2 + I2 ⇌ 2HI

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-07-03T09:25:53Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video: (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Merke:
* Hinreaktion: Reaktion der Edukte zu Produkten
* Rückreaktion:Reaktion der Produkte zurück zu den Edukten
*

:::::::::::::::H2 + I2 ⇌ 2HI

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-07-03T09:24:04Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung: Video: (Simple Club) */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video: (Simple Club)==
*
Im Video werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu Iod-Wasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Merke:
* Hinreaktion: Reaktion der Edukte zu Produkten
* Rückreaktion:Reaktion der Produkte zurück zu den Edukten
*

:::::::::::::::H2 + I2 ⇌ 2HI

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-07-03T09:19:39Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Das chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

'''Gleichgewichtsreaktionen:'''

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

__TOC__

== Einführung ==

==== Experiment 1: ====

Um das chemische Gleichgewicht kennenzulernen werden wir diese Reaktion als Beispiel anschauen.

[[Datei:BildReaktionsgleichung.PNG]]

Eine wässrige Lösung wird mit Eisen(III)-nitrat und mit Kaliumthiocyanat versetzt. Es entsteht eine rote Lösung, welche wir für die nächsten Experimente auf drei Reagenzgläser verteilen.(Abb1(a))

==== Experiment 2: ====
Es werden zusätzliche Fe3+- Ionen (als FeCl3) in Reagenzglas 2 geben (Abb1(b)).

→ '''Hypothese:''' Falls in der Mischung noch SCN-- Ionen vorhanden sind, wird die Farbe dunkler, ansonsten bleibt sie konstant.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird dunkler.

→ '''Interpretation:'''Die Konzentration an Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen noch zusätzliche SCN--Ionen vorhanden sein! Gemäss vorhergehender Hypothese kann dies mit der unpräzisen Mischung erklärt werden.

==== Experiment 3: ====
Es werde zusätzliche SCN–-Ionen (als KSCN) in Reagenzglas 3 gegeben (Abb1(c)).

→ '''Hypothese:''' Die Farbe soll konstant bleiben, da wir in Experiment 2 gesehen haben, dass es freie SCN–-Ionen in der Mischung hat.

→ '''Beobachtung:''' Die Farbe wird auch dunkler.

→ '''Interpretation:''' Die Konzentration an [Fe3+(SCN–)2]+(aq) wird erhöht.

Es müssen neben den freien SCN–-Ionen auch noch zusätzliche Fe3+-Ionen vorhanden sein!
Die Vertiefung der roten Farbe zeigt, dass sowohl bei der Zugabe von Fe3+- als auch von SCN–-Ionen zusätzliche Eisen(III)-thiocyanat-Komplexionen entstanden sind. Da für ihre Bildung beide Edukte nötig sind, aber jeweils nur eines zugegeben wurde, müssen in der ursprünglichen Lösung neben dem roten Komplex auch noch freie Fe3+(aq)- und SCN–(aq)-Ionen vorhanden sein.

[[Datei:ExperimentFe3+.PNG]]

Abb. 1: Fe3+(aq)- und SCN–(aq) versetzt mit Fe3+- (b) bzw. –-Ionen(c).

Bis jetzt wurde davon ausgegangen, dass bei chemischen Reaktionen die Edukte vollständig zu den Produkten reagieren. Bei den früher aufgestellten Gleichungen zeigte der Reaktionspfeil eindeutig nach rechts.

::::::::::::::::::::'''Edukte → Produkte'''

Bei dieser Art von Reaktionen sollten nach einer gewissen Zeit nur noch Produkte und keine Edukte mehr nachweisbar sein. Warum ist das bei der oben betrachteten Reaktion nicht der Fall? Dies kann leicht erklärt werden, wenn man annimmt, dass nicht nur die Edukte zu Produkten reagieren, sondern auch Produkte sich wieder zurück in die Edukte umwandeln können. Unter dieser Annahme einer ständigen Hin- und Rückreaktion ergibt sich allmählich eine Situation mit konstanten Edukt- und Produktkonzentrationen.

==== Experiment 4: ====
Die Hypothese wird mit einer Rückreaktion durch eine Zugabe von PO43--Ionen überprüft, die (nur) mit freien Fe3+-Ionen in einer Fällung zu weissem Eisenphosphat reagiert.

→ '''Hypothese''': Falls eine Rückreaktion stattfindet, müssten schliesslich alle Fe3+-Ionen gefällt werden, sodass die Farbe verschwindet

→ '''Beobachtung''': Die Farbe verschwindet

→ '''Interpretation''': Die Entfärbung legt nahe, dass tatsächlich eine Rückreaktion stattfindet.

Dabei werden Fe3+-Ionen aus dem Farbkomplex freigesetzt, sodass sie mit den PO4-Ionen reagieren. Dies geschieht so lange, bis alle Komplexe zerfallen sind und sich die Lösung vollständig entfärbt hat.

[Fe3+(SCN–)2]+(aq) + PO43-(aq) → FePO4(s) + 2 SCN-(aq)

== Welche Reaktionen sind typische Gleichgewichtsreaktionen? ==
Die durchgeführten Reaktionen zeigen, dass es Reaktionen gibt, bei denen experimentell nachweislich eine Rückreaktion stattfindet. Warum aber kann gleichzeitig eine Hin- und eine Rückreaktion stattfinden?
Bisher wurde unterschieden zwischen Reaktionen, die freiwillig ablaufen und solchen, die nicht freiwillig ablaufen. Entscheidend dafür sind die beiden Triebkräfte ∆H und ∆S:
::::::::::::::::::::: ∆G = ∆H – T• ∆S

=== Analyse der vorhergehenden Reaktion: ===
==== a) Hinreaktion ====
[[Datei:Hinreaktion.PNG]]

==== b) Rückreaktion ====
[[Datei:Rückreaktion.PNG]]

'''Interpretation:'''

Es gibt sowohl bei der Hin- wie auch bei der Rückreaktion eine günstige Triebkraft.

Typische Gleichgewichtsreaktionen sind Reaktionen mit widersprüchlichen Triebkräften: Entweder ist die Enthalpie ∆H günstig und die Entropie ∆S ungünstig – oder umgekehrt.

Für die Lage des Gleichgewichts ist es unerheblich, ob die Reaktion ursprünglich bei den Edukten oder den Produkten ihren Anfang nahm. Eine typische Gleichgewichtsreaktion strebt einerseits nach dem Energieminimum aufgrund der wirkenden Kräfte und anderseits nach dem Entropiemaximum aufgrund der zufälligen Teilchenbewegung

'''Neue Interpretation der freien Enthalpie ∆G:'''
<table border="1" cellpadding="15" cellspacing="5" width="50%">
<tr>
<th> </th>
<th>Vorher</th>
<th>Jetzt</th>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G<0'''</td><td>Die Reaktion ist freiwillig</td><td>Die Hinreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist rechts
</td>
</tr>
<tr>
<td width="20%">'''∆G>0'''</td><td>Die Reaktion ist unfreiwillig</td><td>Die Rückreaktion dominiert →

das Gleichgewicht ist links
</td>
</tr>

</table>

==Zusammenfassung: Video: (Simple Club)==
*
Im Vide werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu IodWasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Merke:
* Hinreaktion: Reaktion der Edukte zu Produkten
* Rückreaktion:Reaktion der Produkte zurück zu den Edukten
*

:::::::::::::::H2 + I2 ⇌ 2HI

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht konstant bleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

C Das Periodensystem

2020-06-21T21:46:18Z

DianadaSilva: /* Lernvideos */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Es wird über seine Kindheit, seine Liebesleben und von seinem Einfluss auf die Vodkaproduktion erzählt. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben. In diesem Video wird es zusätzlich Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert und angeordnet hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew benannt

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

In diesem Video wird das Periodensystem schlicht und einfach erklärt. Wichtig zu dem vorherigen Thema ist die Stelle ab '''Minute 0:30''', wo die Bedeutung einer Zelle im PSE, Anhand des Beispiels von Kohlenstoff erklärt wird.

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video erklärt ebenfalls den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem? Das Video erklärt auch den Aufbau de PSE anhand von Perioden und Gruppen, doch für dieses Thema sind folgende Stellen hilfreich:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub) https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U
''
Dieses Video erklärt den Aufbau des Periodensystems. Es beginnt mit einer kurzen Einführung in das Thema. Der erste Teil des Videos befasst sich mit einer einzelne Zelle im PSE. Dies wurde bereits im Unterthema "Ein Element im PSE erklärt. Ab der Hälfte des Videos (Minute 3:25) werden die Perioden und Gruppen erklärt. Dieses Video dient als gute Grundlage um zu verstehen was die Gemeinsamkeiten der Elemente in einer Gruppe bzw. in einer Periode sind.

Wichtige Stellen:

Minute 3:35- Perioden: Es wird erklärt, was die Perioden sind und was man aus ihnen herauslesen kann. Dabei wird noch auf die erste Periode aufmerksam gemacht, da diese im Gegensatz zu alle anderen nur zwei Elemente hat.

Minute 4:26 - Hauptgruppen: Im Video werden die Namen der acht Hauptgruppen bekannt gegeben

Minute 5:14 - Nebengruppen: Die Nebengruppen werden auch kurz erklärt jedoch ist dies für unseren behandelten Stoff im Unterricht nicht von besonders grosser Relevanz. Man sollte wissen, dass die Elemente in den Nebengruppen Metalle sind.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

=== Lernvideos ===

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem wie z.B weshalb sich einige Elemente ähnlich sind. Das Video befasst sich ausserdem mit folgenden Fragen: Atomaufbau und Schalenmodell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen:

Anhand der Elektronenschale kann man sagen wie sich die verschieden Elemente in ihrer Grösse unterscheiden. Die Verteilung der Elektronen in die entsprechenden Schalen wird anhand von mehreren Beispiele erklärt. Anhand diese Beispiel ist zu verstehen, wie sich die Atome in ihrer Grösse unterscheiden können und dass dies in Zusammenhang mit der Anzahl Schalen ist.

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen:

Elemente in der selben Gruppe haben ähnliche chemische Eigenschaften. Dies liegt an der Anzahl Aussenelektronen (Valenzelektronen). Die Verteilung der Valenzelektronen wird auch hier anhand von mehreren Beispielen veranschaulicht. Zum Schluss wird im Video auf die Wichtigkeit der Valenzelektronen aufmerksam gemacht, denn diese sind dafür verantwortlich, dass chemische Reaktionen stattfinden können.

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T21:46:06Z

DianadaSilva: /* Lernvideos */

C Das Periodensystem

2020-06-21T21:45:48Z

DianadaSilva: /* Lernvideos */

C Das Periodensystem

2020-06-21T21:45:28Z

DianadaSilva: /* Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Es wird über seine Kindheit, seine Liebesleben und von seinem Einfluss auf die Vodkaproduktion erzählt. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben. In diesem Video wird es zusätzlich Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert und angeordnet hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew benannt

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

In diesem Video wird das Periodensystem schlicht und einfach erklärt. Wichtig zu dem vorherigen Thema ist die Stelle ab '''Minute 0:30''', wo die Bedeutung einer Zelle im PSE, Anhand des Beispiels von Kohlenstoff erklärt wird.

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video erklärt ebenfalls den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem? Das Video erklärt auch den Aufbau de PSE anhand von Perioden und Gruppen, doch für dieses Thema sind folgende Stellen hilfreich:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub) https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U
''
Dieses Video erklärt den Aufbau des Periodensystems. Es beginnt mit einer kurzen Einführung in das Thema. Der erste Teil des Videos befasst sich mit einer einzelne Zelle im PSE. Dies wurde bereits im Unterthema "Ein Element im PSE erklärt. Ab der Hälfte des Videos (Minute 3:25) werden die Perioden und Gruppen erklärt. Dieses Video dient als gute Grundlage um zu verstehen was die Gemeinsamkeiten der Elemente in einer Gruppe bzw. in einer Periode sind.

Wichtige Stellen:

Minute 3:35- Perioden: Es wird erklärt, was die Perioden sind und was man aus ihnen herauslesen kann. Dabei wird noch auf die erste Periode aufmerksam gemacht, da diese im Gegensatz zu alle anderen nur zwei Elemente hat.

Minute 4:26 - Hauptgruppen: Im Video werden die Namen der acht Hauptgruppen bekannt gegeben

Minute 5:14 - Nebengruppen: Die Nebengruppen werden auch kurz erklärt jedoch ist dies für unseren behandelten Stoff im Unterricht nicht von besonders grosser Relevanz. Man sollte wissen, dass die Elemente in den Nebengruppen Metalle sind.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

=== Lernvideos ===

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem wie z.B weshalb sich einige Elemente ähnlich sind. Das Video befasst sich ausserdem mit folgenden Fragen: Atomaufbau und Schalenmodell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen:
Anhand der Elektronenschale kann man sagen wie sich die verschieden Elemente in ihrer Grösse unterscheiden. Die Verteilung der Elektronen in die entsprechenden Schalen wird anhand von mehreren Beispiele erklärt. Anhand diese Beispiel ist zu verstehen, wie sich die Atome in ihrer Grösse unterscheiden können und dass dies in Zusammenhang mit der Anzahl Schalen ist.

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen:
Elemente in der selben Gruppe haben ähnliche chemische Eigenschaften. Dies liegt an der Anzahl Aussenelektronen (Valenzelektronen). Die Verteilung der Valenzelektronen wird auch hier anhand von mehreren Beispielen veranschaulicht. Zum Schluss wird im Video auf die Wichtigkeit der Valenzelektronen aufmerksam gemacht, denn diese sind dafür verantwortlich, dass chemische Reaktionen stattfinden können.

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T14:20:27Z

DianadaSilva: /* Gruppen und Perioden */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Es wird über seine Kindheit, seine Liebesleben und von seinem Einfluss auf die Vodkaproduktion erzählt. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben. In diesem Video wird es zusätzlich Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert und angeordnet hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew benannt

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

In diesem Video wird das Periodensystem schlicht und einfach erklärt. Wichtig zu dem vorherigen Thema ist die Stelle ab '''Minute 0:30''', wo die Bedeutung einer Zelle im PSE, Anhand des Beispiels von Kohlenstoff erklärt wird.

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video erklärt ebenfalls den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem? Das Video erklärt auch den Aufbau de PSE anhand von Perioden und Gruppen, doch für dieses Thema sind folgende Stellen hilfreich:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub) https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U
''
Dieses Video erklärt den Aufbau des Periodensystems. Es beginnt mit einer kurzen Einführung in das Thema. Der erste Teil des Videos befasst sich mit einer einzelne Zelle im PSE. Dies wurde bereits im Unterthema "Ein Element im PSE erklärt. Ab der Hälfte des Videos (Minute 3:25) werden die Perioden und Gruppen erklärt. Dieses Video dient als gute Grundlage um zu verstehen was die Gemeinsamkeiten der Elemente in einer Gruppe bzw. in einer Periode sind.

Wichtige Stellen:

Minute 3:35- Perioden: Es wird erklärt, was die Perioden sind und was man aus ihnen herauslesen kann. Dabei wird noch auf die erste Periode aufmerksam gemacht, da diese im Gegensatz zu alle anderen nur zwei Elemente hat.

Minute 4:26 - Hauptgruppen: Im Video werden die Namen der acht Hauptgruppen bekannt gegeben

Minute 5:14 - Nebengruppen: Die Nebengruppen werden auch kurz erklärt jedoch ist dies für unseren behandelten Stoff im Unterricht nicht von besonders grosser Relevanz. Man sollte wissen, dass die Elemente in den Nebengruppen Metalle sind.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T14:20:13Z

DianadaSilva: /* Gruppen und Perioden */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Es wird über seine Kindheit, seine Liebesleben und von seinem Einfluss auf die Vodkaproduktion erzählt. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben. In diesem Video wird es zusätzlich Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert und angeordnet hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew benannt

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

In diesem Video wird das Periodensystem schlicht und einfach erklärt. Wichtig zu dem vorherigen Thema ist die Stelle ab '''Minute 0:30''', wo die Bedeutung einer Zelle im PSE, Anhand des Beispiels von Kohlenstoff erklärt wird.

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video erklärt ebenfalls den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem? Das Video erklärt auch den Aufbau de PSE anhand von Perioden und Gruppen, doch für dieses Thema sind folgende Stellen hilfreich:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub) https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U
''
Dieses Video erklärt den Aufbau des Periodensystems. Es beginnt mit einer kurzen Einführung in das Thema. Der erste Teil des Videos befasst sich mit einer einzelne Zelle im PSE. Dies wurde bereits im Unterthema "Ein Element im PSE erklärt. Ab der Hälfte des Videos (Minute 3:25) werden die Perioden und Gruppen erklärt. Dieses Video dient als gute Grundlage um zu verstehen was die Gemeinsamkeiten der Elemente in einer Gruppe bzw. in einer Periode sind.

Wichtige Stellen:

Minute 3:35- Perioden: Es wird erklärt, was die Perioden sind und was man aus ihnen herauslesen kann. Dabei wird noch auf die erste Periode aufmerksam gemacht, da diese im Gegensatz zu alle anderen nur zwei Elemente hat.

Minute 4:26 - Hauptgruppen: Im Video werden die Namen der acht Hauptgruppen bekannt gegeben

Minute 5:14 - Nebengruppen: Die Nebengruppen werden auch kurz erklärt jedoch ist dies für unseren behandelten Stoff im Unterricht nicht von besonders grosser Relevanz. Man sollte wissen, dass die Elemente in den Nebengruppen Metalle sind.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T14:04:32Z

DianadaSilva: /* Ein Element im PSE */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Es wird über seine Kindheit, seine Liebesleben und von seinem Einfluss auf die Vodkaproduktion erzählt. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben. In diesem Video wird es zusätzlich Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert und angeordnet hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew benannt

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

In diesem Video wird das Periodensystem schlicht und einfach erklärt. Wichtig zu dem vorherigen Thema ist die Stelle ab '''Minute 0:30''', wo die Bedeutung einer Zelle im PSE, Anhand des Beispiels von Kohlenstoff erklärt wird.

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video erklärt ebenfalls den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem? Das Video erklärt auch den Aufbau de PSE anhand von Perioden und Gruppen, doch für dieses Thema sind folgende Stellen hilfreich:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen zu diesen Themen:

Minute 4:26 - Hauptgruppen

Minute 5:14 - Nebengruppen

Minute 6:37 - Perioden

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T13:58:07Z

DianadaSilva: /* Mendelejew */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Es wird über seine Kindheit, seine Liebesleben und von seinem Einfluss auf die Vodkaproduktion erzählt. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben. In diesem Video wird es zusätzlich Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert und angeordnet hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew benannt

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen:

Minute 0:30 - Bedeutung einer Zelle im PSE

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video ist rundum den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem?

Wichtige Stellen:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen zu diesen Themen:

Minute 4:26 - Hauptgruppen

Minute 5:14 - Nebengruppen

Minute 6:37 - Perioden

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T13:54:54Z

DianadaSilva: /* Die Erfindung des Periodensystems */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

'''''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U'''''

In diesem Video wird das Vorgehen Mendelejews erklärt bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Dies wurde von vielen Leuten kritisiert, doch diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews Vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Man erfährt über seine Kindheit, seine Liebesleben und sogar seinen Einfluss auf die Vodkaproduktion. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben und mit Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew bezeichnet

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen:

Minute 0:30 - Bedeutung einer Zelle im PSE

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video ist rundum den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem?

Wichtige Stellen:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen zu diesen Themen:

Minute 4:26 - Hauptgruppen

Minute 5:14 - Nebengruppen

Minute 6:37 - Perioden

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T13:27:29Z

DianadaSilva: /* Die Erfindung des Perioden Systems */

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Periodensystems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U''

In diesem Video erfahren wir über das Vorgehen Mendelejews bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist besonders interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Man erfährt über seine Kindheit, seine Liebesleben und sogar seinen Einfluss auf die Vodkaproduktion. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben und mit Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew bezeichnet

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen:

Minute 0:30 - Bedeutung einer Zelle im PSE

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video ist rundum den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem?

Wichtige Stellen:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen zu diesen Themen:

Minute 4:26 - Hauptgruppen

Minute 5:14 - Nebengruppen

Minute 6:37 - Perioden

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T13:27:04Z

DianadaSilva:

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

==== Die Erfindung des Perioden Systems ====

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U''

In diesem Video erfahren wir über das Vorgehen Mendelejews bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist besonders interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

==== Mendelejew ====
''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Man erfährt über seine Kindheit, seine Liebesleben und sogar seinen Einfluss auf die Vodkaproduktion. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben und mit Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew bezeichnet

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen:

Minute 0:30 - Bedeutung einer Zelle im PSE

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video ist rundum den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem?

Wichtige Stellen:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen zu diesen Themen:

Minute 4:26 - Hauptgruppen

Minute 5:14 - Nebengruppen

Minute 6:37 - Perioden

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

---

''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
[[Kategorie:Templates]]

C Das Periodensystem

2020-06-21T13:23:39Z

DianadaSilva:

Ein Text vor dem ersten Titel wird oberhalb des Inhaltsverzichnisses angezeigt
[[image:Periodic table123.jpg|thumb|right|Periodensystem[http://mobile.kanti-baden.ch/wiki/images/d/db/Periodic_table123.jpg]]]

== Historisches ==

Der Russe Dimitri Mendelejew (1834-1907) und der Deutsche Lothar Meyer (1830-1895) erkannten, dass das Atomgewicht der Schlüssel zur Ordnung der Elemente ist. Das Periodensystem wurde 1869 unabhängig voneinander und fast identisch von den beiden Chemikern vorgestellt.

''Das PSE nach Meyer und Mendelejew
https://www.youtube.com/watch?v=XR0DR4XjF7U''

In diesem Video erfahren wir über das Vorgehen Mendelejews bis er auf die Anordnung der Elemente gekommen ist. Es ist besonders interessant zu wissen, dass Mendelejew die Eigenschaften von noch nicht entdeckten Elementen vorhersagen konnte. Diese Vorhersagen wurde später auch bestätigt als man eines dieser Elemente gefunden hatte.

Interessante Ausschnitte:

Minute 1:10 - Mendelejews vorgehen

Minute 2:25 - Lothar Meyers Rolle in der Entdeckung des PSE

Minute 2:59 - Bestätigung von Mendelejews Vorhersagen

1864 entwickelten Dimitri Iwanowitsch Mendelejew (Russland) und Lothar Meyer (Deutschland) unabhängig von einander das Periodensystem. Vom Atombau wusste man zu dieser Zeit noch nicht viel. Sie kannten dafür die Eigenschaften von Atomen und konnten deren Masse bestimmen.
Sie ordneten die Elemente so an, dass die Masse von links nach rechts steigt. Elemente mit ähnlichen Eigenschaften setzten sie untereinander.
Später (~1913) behauptete Henry Moseley, Mendelejew und Meyer hätten die Elemente nach einem falschen Kriterium angeordnet. Es käme nicht auf die Masse sondern die Ordnungszahl an. Heute wissen wir, dass das bis auf ein paar Ausnahmen keinen Unterschied macht.

'''Ausnahmen''':

Co – Ni

Te – I

Th – Pa

U - Np

''Dmitri Mendeleev: Great Minds
https://www.youtube.com/watch?v=IgA37CNa7Ow''

Video auf Englisch mit interessanten Fakten über Mendelejews Leben und die Entdeckung des Periodensystems. Man erfährt über seine Kindheit, seine Liebesleben und sogar seinen Einfluss auf die Vodkaproduktion. Sein Vorgehen wird auch hier erneut beschrieben und mit Bilder veranschaulicht, wie Mendelejew sich die Elemente damals notiert hat und wie daraus die heutige Darstellung des Periodensystem zu erkennen ist.

Interessante Ausschnitte:

Minute 0:38-1:00 : Kindheit (Familie, Krankheit, Schule)

Minute 1:15-2:30 : Seine Überlegung zum PSE

Minute 2:33-3:00 : Liebesleben (Scheidung, grösste Liebe)

Minute 3:05-3:10 : Einfluss auf die Vodkaproduktion

Minute 3:20-3:38 : Nobelpreis (Verweigerung des Preises)

Minute 3:45-3:58 : Neues Element nach Mendelejew bezeichnet

=== Ein Element im PSE ===
Eine Zelle im Periodensystem stellt jeweils ein Element dar. Sie werden mit Abkürzungen ihrer lateinischen Namen gekennzeichnet. Oben auf der linken Seite findet man die Ordnungszahl. Anhand der Ordnungszahl sind die Elemente nummeriert. Ausserdem stellt sie die Anzahl Protonen und Elektronen im Atom dar. Dies ist logisch, da Elemente neutral sind d.h. es müssen gleichviele Protonen wie Elektronen vorhanden sein.

Rechts-oben oder direkt unter der Elementbezeichnung in der Zelle befindet sich die Atommasse auch Massenzahl genannt. Die Massenzahl gibt zwei Sachen an: Die Atommasse und die Molmasse. Anhand der Massenzahl lässt sich auch berechnen, was die Anzahl Neutronen im Kern ist.

'''Die Wichtigsten Infos in einer Zelle des Periodensystems sind: Das Element, die Ordnungszahl und die Massenzahl.'''

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen:

Minute 0:30 - Bedeutung einer Zelle im PSE

''Periodensystem der Elemente I Teil 1 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/J2KJRRH0E3Y?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

Dieses Video ist rundum den Aufbau des Periodensystems. Es beschäftigt sich mit folgenden Themen: Wie sind Atome aufgebaut? Worin unterscheiden sich Atome? Wie Werden die Atome angeordnet? Warum heisst es Periodensystem?

Wichtige Stellen:

Minute 2:24-3:35 - Beschreibung einer Zelle im PSE

Minute 3:53-5:40 - Berechnen der Neutronen im Kern

=== Gruppen und Perioden ===
Das Periodensystem ist in Gruppen und Perioden eingeteilt. Die Spalten sind die Gruppen und die Zeilen die Perioden, daher der Name Periodensystem. Mendelejew definierte dies anhand der periodischen Wiederholung der Eigenschaften der Elemente.

==== Gruppen ====
Es gibt acht Hauptgruppen und mehrere Nebengruppen. Die Elemente einer Gruppe enthalten alle gleich viele Valenzelektronen und haben ähnliche chemische Eigenschaften. Die Hauptgruppennummer gibt an, wie viele '''Valenzelektronen''' deren Elemente haben. Also haben zum Beispiel alle Elemente der '''1.''' Hauptgruppe '''1''' Valenzelektron. Die Anzahl Valenzelektronen legt aber nicht die Eigenschaften eines Element fest, denn es gibt Hauptgruppen die nicht einheitlich sind. Einige Hauptgruppen weisen metallische aber auch nichtmetallische Elemente auf.

Namen der Hauptgruppen:

Hauptgruppe 1: Alkalimetalle

Hauptgruppe 2: Erdalkalimetalle

Hauptgruppe 3: Borgruppe

Hauptgruppe 4: Kohlenstoffgruppe

Hauptgruppe 5: Stickstoffgruppe

Hauptgruppe 6: Chalkogene

Hauptgruppe 7: Halogene

Hauptgruppe 8: Edelgase

==== Perioden ====
Es gibt sieben Perioden. In einer Periode haben die Elemente jeweils die gleiche Valenzschale. Die Periodenzahl entspricht der '''Anzahl Schalen''' im Schalenmodell. In jeder Periode befinden sich 8 Hauptgruppenelemente (Ausnahme: Periode 1 hat nur zwei Elemente, H und He).

''Das Periodensystem - einfach erklärt (Simpleclub)
https://www.youtube.com/watch?v=lsVL6Bg4Y9U''

Wichtige Stellen zu diesen Themen:

Minute 4:26 - Hauptgruppen

Minute 5:14 - Nebengruppen

Minute 6:37 - Perioden

== Struktur der Elektronenhülle und Eigenschaften der Elemente ==

Unter de Elektronenhülle versteht man den Teil des Atoms, der aus Elektronen besteht. Wie viele Elektronen sich in der Hülle befinden, hängt von der Anzahl Protonen im Kern ab. In der Elektronenhülle befinden sich gleichviele negativ geladene Elektronen wie positiv geladene Protonen im Kern. Es ist der Aufenthaltsraum von Elektronen, der Anhand von Schalen und Orbitalen visualisiert werden kann. Die Struktur der Elektronenhülle bestimmt die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Atoms.

Die Elektronen weisen nicht alle die gleiche Energie auf. Man teilt sie auf verschieden Energieniveaus auf. Diese Energieniveaus nennt man Schalen (nach Bohrs Schalenmodell). In einer Schale können sich mehrere Elektronen aufhalten. Die Elektronen der äussersten Schale nennt man Valenzelektronen. Die Valenzelektronen haben den höchsten Energiegehalt und kommen als erstes in Kontakt mit anderen Atomen. Daher sind sie an
Bindungen massgeblich beteiligt und für deren Bindungseigenschaften von grosser Bedeutung. Der Durchmesser der Elektronenhülle hängt davon ab wie viele Schalen dieses Elektron hat.

Jede Schale wird dann weiter in Unterschalen geteilt. Diese nennt man s, p, d und f-Unterschale. Pro Unterschale passen immer gleichviele Elektronen rein. Dann gibt es noch Orbitale. Orbitale sind Bereiche, wo eine grosse Wahrscheinlichkeit besteht, dort Elektronen anzutreffen. Die Orbitale werden immer mit 2 Elektronen besetzt, die einen unterschiedlichen Spinn haben müssen.

Bei der Besetzung der Elektronenschale kommt es zu einer kleinen Unregelmässigkeit beim wechsel von der 3. auf die 4. Schale. Dort ist es nämlich so, dass die 3d-Unterschale energiereicher ist als die 4s-Unterschale. Dies liegt daran, dass es auch abstossende Coulombkräfte gibt und diese führen zu einer Anhebung der Energiegehalts. Da die dritte Schale schon viele Elektronen enthält, wirken auch die 3d-Elektronen stärkere Abstossungskräfte als auf die 4s-Elektronen.Somit ist die 3d-Unterschale energiereicher, dies obwohl sie näher beim kern liegt.

''https://www.youtube.com/watch?v=BaN5ZEoon_E''

Anhand dieses Videos lässt sich besser verstehen, wie diese Aufteilung in Schalen, Unterschalen und Orbitalen gemacht wird. Es wird auch erklärt, weshalb die Elektronen in den Orbitalen einen unterschiedlichen Spinn haben. Ebenfalls wird das Energieniveau-Schema ziemlich übersichtlich und leicht erklärt. Am Ende ist klar was in der Elektronenhülle geschieht.

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''Periodensystem der Elemente I Teil 2 I (musstewissen Chemie) https://youtu.be/f5-W87IGLFY?list=PLMRuqWRlK1n3A6xzvZmCt2BKu2kqdmK_j''

In diesem Video erfährt man mehr über das Periodensystem und folgende Themen werden erklärt:Atomaufbau und Elektronenschalen-Modell, verschiedene Grössen von Atomen und die Aussenelektronen. All diese Themen sind auch mit der Elektronenhülle verbunden.

Wichtige Stellen:

Minute 2:20-5:14 - Grösse von Atomen

Minute 5:16-8:38 - Aussenelektronen

== Metalle und Nichtmetalle ==
Siehe hier : http://www.rdeuber.ch/chemiewiki/index.php?title=Metalle_und_Nichtmetalle#Charakter_von_Metallen_und_Nichtmetallen

=== Metalle ===

=== Nichtmetalle ===

== Quellen ==
* Chemieunterlagen
* Wikipedia
* Zusätzliche Unterlagen von R.Deuber

== Weblinks ==
* [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
* [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Contents#For_editors Mediawiki Hilfeseite] – So kann der Link näher beschrieben werden
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Periodensystem]
* [https://flexikon.doccheck.com/de/Elektronenh%C3%BClle]
*[https://viamedici.thieme.de/lernmodule/chemie/atome+aufbau+und+eigenschaften]
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Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-06-14T21:07:30Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist. Besser wäre es mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) oder mit der [[Kinetik]] zu begründen, welche auf das Vorwissen aufbauen. So kann man zweigleisig Vorgehen. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen. Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen. Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen.

==Einleitung==
Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG:

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

wenn nun z. B. [A] um +1 erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit]] im Unterthema [[Konzentration]] unteranderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung Simple Club==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
* Im Video wird oftmals der Begriff „Stress“ verwendet. Im Unterricht haben wir aber nur über die Begriffe „Zwang“ und „Flucht“ gesprochen. Mit „Stress“ ist jedoch nichts Anderes gemeint, als dass das Gleichgewicht dem „Stress“ entgehen will und somit die „Flucht“ ergreift.

Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt. Die Auswirkung der Entropie wird auch weggelassen. Z.B, dass bei Temperaturerhöhung das Gleichgewicht zur günstigen Entropie neigt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-06-14T18:55:00Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

<gallery>
Image:1phase.JPG| ''1.Phase''
Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
Image:3phase.JPG‎| ''3.Phase''
</gallery>

*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung Simple Club==
*
Im Video wird zuerst das Massenwirkungsgesetz aufgezeigt, aus dem sich die Gleichgewichtskonstante ergibt. Danach werden der Grenzwert und wichtige Bereiche von K thematisiert und in der Zusammenfassung erhalten wir schließlich nochmals eine genauere Beschreibung des Begriffs von K.
*
Merke:
*
* Im Video fehlt am Anfang die genaue Definition und Erklärung der Gleichgewichtskonstante K. Falls unklar sein sollte, was K genau darstellt, müsste man zum Ende des Videos, wo dies schließlich erklärt wird. Nämlich, dass die Gleichgewichtskonstante K angibt, auf welcher Seite das Gleichgewicht liegt.
* Im Video werden die Bereiche 0.001 und 1000 der Gleichgewichtskonstante thematisiert
: Im Unterricht haben wir uns aber grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Ein Wert von K unter 0.001 würde dazu führen, dass keine Reaktion stattfindet. Im Video heißt es, die Edukte würden gleichbleiben. Was meint man aber mit gleich?
: Wir haben gelernt, dass am Anfang einer Reaktion nur Edukte vorhanden sind, bis sie zu Produkten reagieren. Da aber bei einem Wert unter 0.001 keine Reaktion möglich ist, so würden auch die Edukte nicht zu Produkten reagieren und somit würde sich die Konzentration der Edukte auch nicht ändern.Die Konz. der Edukte bleibt gleich
* Ein Wert von 1000 würde bedeuten, die Edukte reagieren vollständig zu Produkten
* Im Video werden schließlich noch die Werte zwischen 0.001 und 1000 thematisiert, worauf es im Video heißt, bei einem Wert zwischen 0.001 und 1000 würden sowohl Edukte als auch Produkte verfügbar sein.
: Das würde bedeuten, dass die Edukte nicht vollständig zu Produkten reagieren.

: Besonders nützlich: Das Video ist einerseits nützlich, um die genauen Grenzwerte der Gleichgewichtskonstante zu verstehen. Andererseits wird der Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstante mit der Frage, ob eine Reaktion stattfindet oder nicht, verdeutlicht.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-06-14T18:43:22Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung Simple Club==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
:Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksythese nicht getan werden darf.
* Erhöhte Temperatur bewirkt eine schnelle Reaktion aber das Gleichgewicht würde sich nach links verlagern und dies würde zu einer Rückreaktion führen.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür im Gleichgewicht
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit der ungünstigen Entropie flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
: Später wird auch der Begriff „Desorption“ verwendet, die Bedeutung fehlt jedoch.
: Eine Desorption bedeutet nichts Weiteres, als das Verlassen der Oberfläche eines Festkörpers von Atomen oder Molekülen. In diesem Fall Ammoniak.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=qXp_Ut4awu0 Simple Club Video]

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-06-14T18:39:19Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist. Besser wäre es mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) oder mit der [[Kinetik]] zu begründen, welche auf das Vorwissen aufbauen. So kann man zweigleisig Vorgehen. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen. Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen. Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen.

==Einleitung==
Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG:

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

wenn nun z. B. [A] um +1 erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit]] im Unterthema [[Konzentration]] unteranderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung Simple Club==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
* Im Video wird oftmals der Begriff „Stress“ verwendet. Im Unterricht haben wir aber nur über die Begriffe „Zwang“ und „Flucht“ gesprochen. Mit „Stress“ ist jedoch nichts Anderes gemeint, als dass das Gleichgewicht dem „Stress“ entgehen will und somit die „Flucht“ ergreift.

Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben, wollen somit keine zusätzliche Energie, da sie mit dieser Wärme nicht viel anfangen können.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-06-14T18:36:51Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

<gallery>
Image:1phase.JPG| ''1.Phase''
Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
Image:3phase.JPG‎| ''3.Phase''
</gallery>

*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung Simple Club==
*
Im Video wird zuerst das Massenwirkungsgesetz aufgezeigt, aus dem sich die Gleichgewichtskonstante ergibt. Danach werden der Grenzwert und wichtige Bereiche von K thematisiert und in der Zusammenfassung erhalten wir schließlich nochmals eine genauere Beschreibung des Begriffs von K.
*
Merke:
*
* Im Video fehlt am Anfang die genaue Definition und Erklärung der Gleichgewichtskonstante K. Falls unklar sein sollte, was K genau darstellt, müsste man zum Ende des Videos, wo dies schließlich erklärt wird. Nämlich, dass die Gleichgewichtskonstante K angibt, ob die Konzentration der Edukte oder doch der Produkte bei einem chemieschen Gleichgewicht grösser ist.
* Im Video werden die Bereiche 0.001 und 1000 der Gleichgewichtskonstante thematisiert
: Im Unterricht haben wir uns aber grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Ein Wert von K unter 0.001 würde dazu führen, dass keine Reaktion stattfindet. Im Video heißt es, die Edukte würden gleichbleiben. Was meint man aber mit gleich?
: Wir haben gelernt, dass am Anfang einer Reaktion nur Edukte vorhanden sind, bis sie zu Produkten reagieren. Da aber bei einem Wert unter 0.001 keine Reaktion möglich ist, so würden auch die Edukte nicht zu Produkten reagieren und somit würde sich die Konzentration der Edukte auch nicht ändern.Die Konz. der Edukte bleibt gleich
* Ein Wert von 1000 würde bedeuten, die Edukte reagieren vollständig zu Produkten
* Im Video werden schließlich noch die Werte zwischen 0.001 und 1000 thematisiert, worauf es im Video heißt, bei einem Wert zwischen 0.001 und 1000 würden sowohl Edukte als auch Produkte verfügbar sein.
: Das würde bedeuten, dass die Edukte nicht vollständig zu Produkten reagieren.

: Besonders nützlich: Das Video ist einerseits nützlich, um die genauen Grenzwerte der Gleichgewichtskonstante zu verstehen. Andererseits wird der Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstante mit der Frage, ob eine Reaktion stattfindet oder nicht, verdeutlicht.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]

Grundlagen GW

2020-06-14T18:35:11Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Das Chemische Gleichgewicht wird verwendet um zu sehen wie eine Dilemmareaktion reagiert.

==Gleichgewichtsreaktionen==

*ΔH < 0 und ΔS < 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist günstig, jedoch ist die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] ungünstig.
*ΔH > 0 und ΔS > 0
Die [[Die Reaktionsenthalpie ΔH|Enthalpie]] ist ungünstig, dafür die [[Die Entropie ΔS|Entropie]] günstig.

Diese Dilemmareaktionen/Gleichgewichtsreaktion laufen je nach [[Die freie Enthalpie ΔG|ΔG (Spontanität)]] anders ab. Mit dem Gleichgewicht kann gesagt werden wie viel reagiert, denn die Edukte werden nicht vollständig zu Produkten reagieren oder umgekehrt.

==Zusammenfassung Simple Club==
*
Im Vide werden zuerst anhand des Beispiels der chemischen Reaktion von Iod und Wasserstoff, welche schließlich zu IodWasserstoff reagieren, die Begriffe der Hin- und-Rückreaktion erklärt.

Merke:
* Hinreaktion: Reaktion der Edukte zu Produkten
* Rückreaktion:Reaktion der Produkte zurück zu den Edukten
*

:::::::::::::::H2 + I2 ⇌ 2HI

Als nächstes wird im Video die chemische Gleichgewichtsreaktion und das chemische Gleichgewicht erklärt und bildlich mit dem Beispiel einer Waage (mit Edukten und Produkten) veranschaulicht.

Merke:
*
*Bei einer chemischen Gleichgewichtsreaktion ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Hinreaktion und die der Rückreaktion gleich groß.
*Dies ist mit dem Beispiel der Waage gut nachvollziehbar. Würden wir annehmen, dass sich die RG der Hinreaktion von der RG der Rückreaktion unterscheiden würde, so würden sich auch die Konzentrationen kontinuierlich ändern und somit würde kein Gleichgewicht entstehen. (Gleichgewicht heisst Ausgleich)
*
*Die RG der Hinreaktion hängt von der jeweils verfügbaren Menge an Edukten auf der linken Seite ab.
*
*Die RG der Rückreaktion hingegen von der verfügbaren Menge an Produkten auf der rechten Seite.
*
*Große Menge an Edukten bewirkt eine schnelle RG der Hinreaktion
*
*Große Menge an Produkten bewirkt eine schnelle RG der Rückreaktion
*
*Währendem die Edukte zu Produkten reagieren:
::::::::::::::→ RG der Hinreaktion nimmt ab
::::::::::::::→ RG der Rückreaktion nimmt zu
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte bei einer Gleichgewichtsreaktion NIE auf 0 sinkt. Es ist aber nicht erklärt weshalb das so ist. Wie wir aber wissen, erfordert eine Gleichgewichtsreaktion eine Hinreaktion und eine gleichzeitig ablaufende Rückreaktion. Deswegen können wir davon ausgehen, dass in einem chemischen Gleichgewicht gleichzeitig sowohl Produkte zu Edukten als auch Edukte zu Produkten reagieren und somit eine Konzentration von 0 nicht zustande kommen kann. Würde man die Konzentration 0 auf einer Seite aufweisen, so würde es sich nicht um ein Gleichgewicht handeln.
*
*Im Video wird erwähnt, dass die Konzentration der Edukte und Produkte während des chemischen Gleichgewicht gleichbleibt. Dies bedeutet aber nicht, dass die Menge der Edukte gleich der Menge der Produkte ist!
: Die Konzentration der Edukte unterscheidet sich von der Menge der Produkte, sie verändert sich aber im chemischen Gleichgewicht nicht mehr. Die Konzentrationen der Produkte oder der Edukte sinken und steigen nicht mehr, sie bleiben konstant. Dies ist so zu verstehen, dass im chemischen Gleichgewicht gleich viele Edukte zu Produkten reagieren wie Produkte zu Edukten.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=mzEJlWtM_30 Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-06-14T18:20:36Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung Simple Club==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksythese nicht getan werden darf.
* Erhöhte Temperatur bewirkt eine schnelle Reaktion aber das Gleichgewicht würde sich nach links verlagern und dies würde zu einer Rückreaktion führen.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür im Gleichgewicht
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit der ungünstigen Entropie flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
: Später wird auch der Begriff „Desorption“ verwendet, die Bedeutung fehlt jedoch.
: Eine Desorption bedeutet nichts Weiteres, als das Verlassen der Oberfläche eines Festkörpers von Atomen oder Molekülen. In diesem Fall Ammoniak.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

==Weblinks==
*[https://www.youtube.com/watch?v=qXp_Ut4awu0 Simple Club Video]

Die Ammoniaksynthese

2020-06-14T18:19:20Z

DianadaSilva: /* Nitrit in der Nahrung */

Stickstoff (N) ist ein sehr wichtiges Element, denn ohne Stickstoff gäbe es kein Leben. Aus Stickstoff
bestehen zum Beispiel Proteine und auch die DNA.
Die Böden die Stickstoff enthalten und dies an die Pflanzen weitergeben regenerieren sich nur
langsam und vor allem werden die Pflanzen meistens geerntet und an einen anderen Ort gebracht
(z.B. Gemüse). Dadurch wird der Kreislauf gestört und man versucht nun den Kreislauf mit Dünger zu
vervollständigen.
Dünger besteht aus Stickstoff, Phosphorverbindungen und Kalium, wobei Stickstoff den grössten Teil
(ca. 56%) ausmacht.

==Stickstoffreaktionsgleichung==

(N2 (g)) + (3H2 (g)) ⇌ (2NH3 (g))

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

==Optimierung des Vorganges (theoretisch)==

- Temperatur tief halten damit sich das Produkt am Ende nicht mehr teilen will. Aber
Achtung auch die Reaktionsgeschwindigkeit nimmt proportional zur Temperatur ab.
Hier muss ein Kompromiss gefunden werden.

- Druckerhöhung führt zu einer Flucht auf die Seite mit der geringeren Dichte. In diesem
Experiment die Seite mit den grossen Atomen (hier: Produkte) kann leichter komprimiert
werden. Das Gleichgewicht wandert also auf die rechte Seite.

- Konzentration kann beeinflusst werden mit hinzugeben oder wegnehmen von Edukten beziehungsweise Produkten. Da Ammoniak einen tieferen Schmelzpunkt hat als die Edukte kann schon mit abkühlen ein Trennung erzeugt werden. Ammoniak hat die Eigenschaft von Wasserstoffbrücken und kann sich verflüssigen. Die Flüssigkeit kann dann leicht entfernt werden.

==Fritz Haber (1868-1934)==

Fritz Haber war ein Preusse der die Ammoniak-Synthese vor dem ersten Weltkrieg entwickelte. Haber gewann den Nobelpreis 1918 dafür weil damit Dünger hergestellt werden kann. Doch Haber entwickelte die Synthese, weil die Deutschen unter einem Lieferstopp von Ammoniakdünger litten. Denn dies wird auch zum Bau von Bomben verwendet. Haber, der Patriot, entwickelte also die Synthese um den Deutschen im Krieg zu helfen. Er erzeugte auch Chlorgas um den Grabenkämpfen ein Ende zu bereiten doch der Einsatz galt als unehrenhaft.
Da er sozusagen den Gaskrieg im 1. Weltkrieg startete, machte seine Frau Selbstmord.
Nach dem Krieg, den Deutschland bekanntlich verlor entwickelte er eine Methode um Gold aus dem Meer zu filtern damit die Deutschen ihre Kriegsschulden bezahlen konnten.
Zu Beginn der Nazizeit wurde er weggejagt weil er Jude war.

==AmmoniakSynthese==

===Technische Apekte der Ammoniak-Synthese===

ΔH < 0, günstig (eine exotherme Reaktion)
ΔS < 0 ungünstig (4 Teilchen zu 2 grossen Teilchen)

===Strategie===

- Temperatur möglichst tief
- Druck möglichst hoch

===Probleme===

- Es braucht ein ziemlich hohe Aktivierungsenergie um die 3-fach Bindung von Stickstoff zu
lösen
- Druck zu erzeugen kostet Geld und das Unfallrisiko wird erhöht.

===Lösung===

Man hat dann den „optimalen“ Kompromiss bei 500°C und 200 Bar gefunden. Doch auch dies
dauerte noch 40 Minuten.
Haber löste das Problem indem er einen Katalysator fand. Er war nicht genial und wusste was er
nehmen musste, sondern er war fleissig und machte an die 50‘000 Versuche und fand schliesslich
Eisen als Katalysator.
Der genaue Katalysator ist hochreines Eisen mit Spuren von Kalium, Calcium, Aluminiumoxide. Diese
schwächen die Bindungen der Edukte, es entstehen sogar neue Bindungen, und es braucht dann
weniger Aktivierungsenergie.

==Verwendung Ammoniak==

80% wird für Dünger verwendet
20% wird für Farben, Lacke, Medikamente, Sprengstoff, Kunstfasern und Kunststoffe verwendet.
Umwandlung von Ammoniakalischem Stickstoff zu Nitrostickstoff
Ammoniakalischer Stickstoff : N mit H verbunden (NH3)
Nitrostickstoff : N mit O verbunden (NO3
) Nitrostickstoff wird für Medikamente und
Sprengstoff verwendet.

==Das Ostwald-Verfahren==

Das Ostwaldverfahren dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak

===1. Schritt===

(4 NH3) + (5o2) → (4NO) + (6H2O)

ΔH > 0 eher ungünstig
ΔS > 0 günstig, da Anzahl Teilchen zunimmt
Entfernung des Wasser sehr wichtig um eine Rückreaktion zu minimieren

===2. Schritt===

(2NO) + (O2) → (2NO2)

ΔH < 0 günstig, Sauerstoff ist reaktiv
ΔS < 0 eher ungünstig, wegen der Bildung eines grossen Atomes

===3. Schritt===

(4NO2) + (2H2O) + (O2) → (4HNO3)

ΔH < 0 günstig
ΔS < 0 ungünstig wegen Aggregatszustandsänderung

==Herstellung von Dünger==
[[Image:ZRYcAXk.jpg|thumb|450px|Ammoniaksynthese]]
Das Wasserstoffelektron wird von den Sauerstoffatomen in Salpetersäure so stark angezogen, dass
der Kern wie nur noch am Ende dranhängt. Der Abstand H-Elektron zu H-Kern ist so gross geworden,
dass nur noch schwache Anziehungskräfte vorhanden sind. Beim Zusammenstoss von Ammoniak und
Salpetersäure hat die nichtgebunden Elektronenwolke von Ammoniak eine grössere Anziehungskraft
zum Wasserstoffproton als das Wasserstoffelektron zum eigenen Kern. Sind beide Moleküle
zusammengestossen ist eine homogene Trennung, ganzes Atom mit Elektron, energieaufwändiger
als die Trennung von Wasserstoffkern und Wasserstoff Elektron. Deshalb „klaut“ Ammoniak das
Wasserstoffproton.
Warum streut man nicht einfach Ammoniak und Salpetersäure auf das Feld ?
Die Säure (Salpetersäure) und Base (Ammoniak) werden nicht nur der Pflanze helfen sondern mit
allem reagieren, das sie berühren. Was toxikologisch problematisch ist.

==Nitrat und Nitrit in Lebensmittel==

Wie kommen sie in die Nahrung?
- Durch das Trinkwasser, da die Humusschicht zu dünn ist um die sehr gut wasserlöslichen Dünger aufzuhalten. Somit sickert der Dünger geradewegs in das Grundwasser.
(Es ist aber nicht schlecht das Dünger wasserlöslich ist, denn so können es die Pflanzen am besten aufnehmen.)
- Gemüse kann viel Nitrat enthalten, vor allem im Winter. Denn mit wenig Licht und wenig Erde muss man viel mehr Dünger geben um das gleiche Resultat (Aussehen) zu erhalten wie im Sommer. Doch dabei wird sich eine beträchtliche Menge im Gemüse ablagern.

===Wirkung von Nitrat===

Nitrat alleine ist nicht so gefährlich, doch im Kontakt mit Speichel, wovon der Mensch 3-4 Liter am Tag produziert, wandelt sich Nitrat (NO3-) in Nitrit (NO2-) um. Nitrit ist giftig und reagiert mit Hämoglobin (Fe2+) (rote Blutkörperchen) zu Methämoglobin (Fe3+). Dieses Methämoglobin kann keinen Sauerstoff transportieren wie die roten Blutkörperchen was dazu führt das der Sauerstofftransport im Körper gestört ist. Zum Glück besitzt der Mensch Reparaturmechanismen, die das durch die Reaktion entstandene Problem aufräumen.
Säuglinge jedoch besitzen diese Mechanismen noch nicht und ist auch ihr fötales Hämoglobin reaktiver als das erwachsene, deshalb sind sie viel stärker anfällig auf zu viel Nitrat. Dieser Sauerstoffmangel erzeugt eine bläuliche Färbung und wird deshalb auch Blausucht genannt.
Nitrit kann aber auch noch auf eine andere Art gefährlich werden. In Verbindung mit Adenin entstehen krebserregende Nitrosamine. Da Adenin im Bauplan, DNA, vorkommt, können bei der Replikation Fehler entstehen.
Dies kann zu einem Tumor führen. Denn Tumore sind Zellen die nicht aufhören sich zu Teilen, sprich wissen nicht wann genug geteilt ist. Von Krebs spricht man wenn sich die Zellen auch noch zum unendlichen Teilen im ganzen Körper verteilen.

===Nitrit in der Nahrung===

Nitrit wird doch all den vorher genannten negativen Punkten in Pökelsalz verwendet. Es verhindert die Braunfärbung bei älterem Fleisch, somit sieht das Fleisch immer schön rot und appetitlich aus.

==Zusammenfassung Simple Club==

Am Anfang werden die zwei Erfinder der Ammoniaksythese vorgestellt. Danach wird der genaue Prozess veranschaulicht. Schlussendlich wird noch gesagt, für was Ammoniak verwendet werden kann und wieso es nützlich ist.

Merke:

* Wie im Video gezeigt wird, ist die Anzahl Teilchen bei der Ammoniaksythese auf der Seite der Produkte niedriger als bei den Edukten, da aus 4 Teilchen 2 werden.
Jedoch wird im Video nicht erwähnt, dass eine solche Änderung die Entropie beeinflusst und die Entropie somit ungünstig ist, da die Teilchenanzahl von links nach rechts sinkt.
* Im Video wird außerdem erwähnt, dass für die Ammoniaksythese ein Katalysator verwendet wird. Wie wir wissen, wird ein Katalysator bei der Erhöhung der Temperatur beschleunigt, was bei einer Ammoniaksythese nicht getan werden darf.
* Erhöhte Temperatur bewirkt eine schnelle Reaktion aber das Gleichgewicht würde sich nach links verlagern und dies würde zu einer Rückreaktion führen.
* Tiefe Temperatur sorgt für langsame Reaktion aber die Reaktion wäre dafür im Gleichgewicht
* Jetzt kommt der Druck ins Spiel. Im Video wird gesagt, dass ein Druck von 300 Bar verwende wird, im Unterricht haben wird aber von 200 Bar gesprochen. So steht es auch im Wiki.
* Die Druckerhöhung, so wie wir es im Unterricht besprochen haben, sorgt dafür, dass das chemische Gleichgewicht zur Seite mit der ungünstigen Entropie flieht, da es dort mehr Platz hat.
* Im Video wird erwähnt, dass H2 sowie N2 am Katalysator absorbiert werden.
: Später wird auch der Begriff „Desorption“ verwendet, die Bedeutung fehlt jedoch.
: Eine Desorption bedeutet nichts Weiteres, als das Verlassen der Oberfläche eines Festkörpers von Atomen oder Molekülen. In diesem Fall Ammoniak.
* Achtung! Das Ostwald Verfahren wird nicht im Video beschrieben. Das Haber-Bosch-Verfahren ist nicht mit dem Ostwald-Verfahren zu verwechseln. Das Ostwald-Verfahren, wie wir im Unterricht gelernt haben, dient der Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak und dieser wird aus dem Haber-Bosch- Verfahren gewonnen.
* Außerdem wird erwähnt, dass Ammoniak zur Düngerherstellung verwendet wird, jedoch wird der Prozess der Herstellung weggelassen.
*

Nützliches: Dieses Video beschreibt den Prozess der Ammoniaksythese sehr genau, jedoch etwas komplizierter, als dass es im Unterricht besprochen wurde.

Die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts: Das Prinzip von Le Chatelier

2020-06-14T18:15:13Z

DianadaSilva: /* Zusammenfassung Simple Club */

Beim Prinzip von Le Châtelier handelt es sich um ein sogenanntes heuristisches Prinzip, d. h. seine Theorie basiert auf Beobachtungen oder Erfahrungen, welche zu einem richtigen Ergebnis führen, die Erklärung dahinter stellt sich jedoch als Falsch heraus. Es gibt verschiedene Ansätze die Beeinflussung des Chemischen Gleichgewichts zu erklären. Le Châtelier geht von einer Flucht vor dem Zwang aus, was natürlich falsch ist. Besser wäre es mit dem MWG ([[Massenwirkungsgesetz]]) oder mit der [[Kinetik]] zu begründen, welche auf das Vorwissen aufbauen. So kann man zweigleisig Vorgehen. Das Prinzip von Le Châtelier ist zwar nicht korrekt, liefert aber ein schnelles und richtiges Resultat. Das ist sehr praktisch, wenn es darum geht, die Auswirkung vorherzusagen. Es liefert jedoch keine richtig Erklärung für die Flucht, dafür sollte man zumindest einen der beiden korrekten Erklärungsansatz verstehen. Man kann dann auch komplett auf das Prinzip von Le Châtelier verzichten und nur noch mit dem MWG und der Kinetik begründen.

==Einleitung==
Wird ein chemisches Gleichgewicht gestört, dann läuft diejenige Reaktion beschleunigt ab, die diese
Störung wieder rückgängig macht. Le Châtelier argumentiert mit einem Zwang als Grund für das Ausgleichen des Gleichgewichts, deswegen auch das „Prinzip vom kleinsten
Zwang“. Der „Zwang“, der dem Gleichgewicht durch die Störung auferlegt wird, wird durch die beschleunigte Reaktion kompensiert.

==Prinzip==

'''Ein chemisches System im Gleichgewicht versucht, äusseren Zwängen auszuweichen : Flucht vor dem Zwang'''

==Die 3 "Zwänge"==
===Konzentration===
Nach Le Châtelier wird beim Zwang der Erniedrigung der Konzentration einer Seite des Gleichgewichts mit der Flucht zum Erniedrigen der Konzentration der anderen Seite das Gleichgewicht wieder hergestellt.

Beispiel:
A + B ⇌ C + D

Zwang: Zugabe von A - Flucht: [A] wird kleiner / Gleichgewicht geht nach rechts

'''Richtige Erklärung''' anhand der Gleichgewichtskonstante K vom [[Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts|Chemischen Gleichgewicht]] wonach sich die Hin-/Rückreaktionsgeschwindigkeit angleicht. Das Gleichgewicht verschiebt sich, bis das MWG (Massenwirkungsgesetz) wieder erfüllt ist. Hierzu ein konkretes Zahlenbeispiel:

MWG:

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

Beispiel anhand von konkreten Zahlen:

[8]/[1]×[2]=4

wenn nun z. B. [A] um +1 erhöht wird, so stimmt die Gleichung nicht mehr:

[8]/[1+1]×[2]=2

K ist nicht mehr 4 sondern nur 2, d. h. [C]GW muss neu gefunden werden

neues Gleichgewicht:

[16]/[1+1]×[2]=4

K wieder korrekt und [C]GW neu bei: 16

Die Formel gleicht sich der Gleichgewichtskonstante K an, da sie eine Konstante ist. Dies macht Sinn, wenn man überlegt, dass durch die erhöhte Konzentration von A es nun eine höhere Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Teilchen einen erfolgreichen Zusammenstoss haben, wie es im Kapitel [[Die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit]] im Unterthema [[Konzentration]] unteranderem beschrieben wird.

====Anwendung Zahnschmelz====
Auflösen des Zahnschmelzs:

Ca5(PO4)3(OH)(s) ⇌ 5 Ca2+(aq)+ 3 PO3-(aq)+ OH-(aq) [[image:Erosion von Zahnschmelz.png|thumb|right|Erosion von Zahnschmelz]]

links: Zahnschmelz - rechts: aufgelöster Zahnschmelz

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die OH- entfernt werden (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird (Flucht).

'''Richtige Erklärung''' : Die Zähne werden von einem Bakterienrasen angegriffen. Diese Bakterien leben von z.B. Zucker und wandeln diesen Zucker in Säure um. Der Zucker wird also von den Bakterien in Säure umgewandelt und es entstehet eine H-Abgabe.

Zucker + Bakterien = Säure + H+

Diese H+-Ionen reagieren sehr spontan mit OH- zu Wasser.

H++ OH- → H2O

Das Wasser ist weiter nicht schlimm für unsere Zähne, aber die OH--Ionen kommen von unserem aufgelösten Zahnschmelz. Somit sinkt die OH--Konzentration auf der rechten Seite, was zur Folge hat, das vermehrt Reaktionen von links nach rechts ablaufen – das heisst, das Gleichgewicht geht nach rechts und der Zahnschmelz löst sich auf!
Säure ist also für unsere Zähne schlecht. Das Gleiche passiert auch, wenn Magensäure hoch kommt (Magensäure-Reflux). Der Zahnschmelz löst sich also auf, wenn man zu viel Zucker und Säure zu sich nimmt.

=====Süssgetränke=====
Orangensaft enthält Ca2+-Ionen.

Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die Konzentration von Ca2+ erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Die Konzentration rechts wird erhöht. Somit wird die Rückreaktion zum Zahnschmelz schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich nach links. Jedoch ist Orangensaft sauer! Frischer Orangensaft ist diesbezüglich noch viel schlimmer.
Was weniger bekannt ist, dass Coca Cola auch extrem sauer ist. Jedoch hat es eine „Schutzfunktion“, da Coca Cola Phosphorsäure enthält:

H3PO4 + 3H2O ⇌ 3H3O+ + '''PO4-3'''
Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass wenn die PO4-3-Konzentration erhöht wird, das Gleichgewicht nach links verschoben wird.

'''Richtige Erklärung''': Durch die Phosphorsäure (H3PO4) und Wasser entstehen also PO4-3-Ionen, die dem Zahnschmelzauflösen entgegenwirken. Die Konzentration rechts wird erhöht und somit ist die Rückreaktion schneller und das Gleichgewicht verschiebt sich eher nach links.

====Schutz====
- Bakterien-Plaque entfernen durch Zähne putzen und Zahnseide

- Zucker und Säure vermeiden

- pH-neutrale Kaugummi (z.B. V6) [[image:Kaugummi.png|thumb|right|Wirkung von pH-neutralen Kaugummis]]

- Zahnpasta mit Fluor (F-) Das Fluor ersetzt die OH--Ionen, die sehr wasserlöslich sind. Fluor ist weniger wasserlöslich und die Säuren sind weniger schädlich

===Druck===
Gasförmige Teilchen brauchen bei normalen Bedingungen am meisten Platz und sind deshalb alleine für den Druck verantwortlich. Flüssige und feste Stoffe können vernachlässigt werden, da man sie fast nicht zusammendrücken kann.

Wird der Druck kleiner, so muss nach Le Châtelier mit einem Druckausgleich das Gleichgewicht wieder hergestellt werden. Mit anderen Worten es werden die Aggregatzustände gewechselt. Meistens zu Gasen, da diese das grösste Volumen besitzen.

Beispiel:

A(g) + B(g) ⇌ C(g)

Zwang: Erhöhung des Drucks - Flucht: Druckerniedrigung / Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts

Die '''richtige Erklärung''' ist abhängig von der Volumenänderung. Wird wie im Beispiel der Druck erhöht, wird das Volumen verkleinert und somit steigt die Wahrscheinlichkeit für mehr erfolgreiche Zusammenstösse. Das Gleichgewicht verschiebt sich also von den vielen gasförmigen Teilchen (links) zu denn wenigen gasförmigen Teilchen (rechts). Wenn man noch einmal einen Blick auf das Massenwirkungsgesetz wirft, so stellt man fest, dass sich K in diesem Falle verändert. Bei höherem Druck auf Gase wird auch K erhöht, d. h. es die Menge der Edukte oder Produkt, je nach dem wo mehr gasförmige Teilchen vorhanden sind, steigt bzw. sinkt.

==== Katastrophe====
[[image:LakeNyos.jpg|thumb|right|Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun]]
Am 21. August 1986 ereignete sich in Kamerun, genauer gesagt in der Region des Kratersees Lake Nyos eine verblüffende Katastrophe. Über Nacht starben viele Menschen und Tiere. Die Lage wurde demzufolge genau analysiert und heute hat man auch eine Erklärung, wie es zu diesem Unglück gekommen ist.
Es gab in dieser Nacht einen kühlen Wind vom Norden. Dieser kühlte die obersten Wasserschichten des Lake Nyos ab.

1. Abkühlung der oberen Wasserschichten

2. Das kalte Wasser sinkt ab. (Es ist schwerer geworden durch die Abkühlung.)

3. Umwälzung der Wasserschichten, warmes Wasser geht hoch. Das Tiefenwasser ist durch die vulkanische Aktivität mit CO2 gesättigt. Unten herrscht also eine Gleichgewicht von:

CO2(g) +H2O ⇌ H2CO3(aq) (Kohlensäure)

4. Das gesättigte CO2-Wasser, welches nach oben strömt, ist immer einem kleineren Druck ausgesetzt. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck nach oben abnimmt (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts verschoben wird, sodass der Druck wieder zunimmt (Flucht).

Die '''richtige Erklärung''' lautet: Da es auf der linken Seite mehr gasförmige Teilchen hat, spielt der Druck auf der linken Seite die entscheidende Rolle. Das vorherige Gleichgewicht wird nun nach links verschoben, da das CO2-Gas weniger „zusammengedrückt“ wird und somit weniger mit H2O reagiert.

5. Durch die Verschiebung des Gleichgewichtes nach links, entsteht immer mehr gasförmiges Kohlendioxid. Dieses steigt auf und gerät in die Luft. Und da es viel schwerer ist als die Bestandteile der Luft, ist das Kohlendioxid knapp über den Kraterrand gestiegen und dann in das Tal abgestiegen. Das war die Todesursache vieler Tiere und Menschen.
Heute ist dieser Problem beim Lake Nyos gelöst, indem man das Tiefenwasser kontinuierlich hinauf pumpt und die CO2-Blasen immer aufsteigen können. Da der Druck im Innern des Rohres gering ist, bilden sich sehr einfach Blasen. Es entsteht eine natürliche, meterhohe Fontäne.

====Schlittschuhlaufen====
H2O(s) ⇌ H2O(l)

Eis hat ein grösseres Volumen als Wasser. Le Châtelier besagt, dass wenn der Druck von der Kufe auf das Eis erhöht wird (Zwang), das Gleichgewicht nach rechts geht (Flucht). Dadurch schmilzt das Eis kurzfristig und die Reibung wird minimiert. Die '''richtige Erklärung''' geht wieder über den zusätzlichen Schritt mit dem Volumen.

===Temperatur===
Eine Änderung der Temperatur muss mit einer Temperaturänderung in die entgegengesetzte Richtung ausgeglichen werden.

Beispiel:

Zwang: Temperaturerhöhung - Flucht: Temperatursenkung

====Experiment Temperaturabhängigkeit====
Fe3+(aq) + 2SCN-(aq) → [Fe3+(SCN)-2](aq)
[[image:Gleichgewicht.gif|thumb|right|Gleichgewichtverschiebung]]

{| class="wikitable"
|-
! Experiment
! [Fe3+(SCN)-2](aq) bei Zimmertemperatur
! Erwärmen
! Abkühlen
|-
| '''Farbe'''
| rot
| hellrot
| dunkelrot
|}

{| class="wikitable"
|-
!
! Hinreaktion →
(sichtbar beim Experiment mit den Farben)
! Rückreaktion ←
|-
| '''ΔH'''
| günstig (Anziehungskräfte rechts grösser)
| ungünstig
|-
| '''ΔS'''
| ungünstig (3 Teilchen zu 1 Teilchen)
| günstig
|-
| '''Erwärmung'''
| Temperaturzunahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander → '''es wird heller, hellrot'''
| Temperaturzunahme→spontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich
|-
| '''Abkühlung'''
| Temperaturabnahme→ spontanter (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v<Hinreaktions-v → Komplex bildet sich → '''es wird dunkel, dunkelrot'''
| Temperaturabnahme→unspontan (ΔG=ΔH-T*ΔS)→ Rückreaktion-v>Hinreaktions-v → Komplex fällt auseinander
|}

Es muss immer auf die Hin- und Rückreaktion geachtet werden. Es ist wichtig anzugeben, von was genau man spricht. Bei der Temperaturerhöhung geht das Gleichgewicht immer zur grösseren Entropie (von ungünstig zu günstig). Das Prinzip von Le Châtelier besagt, dass das Gleichgewicht immer zur ungünstigen Enthalpie verschoben wird. Ist das jetzt ein Widerspruch? Nein, denn das sind immer Dilemmareaktionen und somit ist es unwichtig, ob man von der günstigen Entropie oder der ungünstigen Enthalpie spricht. Die korrekte Begründung liegt aber bei der Entropie.

Hier findet man ein anschauliches Video: https://www.dropbox.com/s/wnbzzldf773bboi/Gleichgewicht_Eisenthiocyanat.mpg

==== Anwendung====
[[image:Spektrum.jpg|thumb|right|Lichtspektrum einer Glühbirne]]
Bekannt ist, dass die Glühbirne einen Draht aus Wolfram enthält. Da Wolfram einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, ist es gut für warme Glühbirnen geeignet. Trotz hohem Schmelzpunkt gibt es einzelne Wolfram-Atome, die gasförmig werden und an das kalte Glas gelangen. So wird also der Wolfram immer dünner und irgendwann reisst er und die Glühbirne ist kaputt. Eigentlich könnte man meinen, dass man dann einfach die Temperatur senken kann und dann vielleicht die Lampe weniger hell leuchten würde. Doch das sichtbare Spektrum beim Licht ist klein (400 – 700 Nanometer). Glühbirnen sind eigentlich kleine Heizkörper, die noch ein wenig Licht abgeben (5% Licht, 95% Wärme)
[[image:Lampe.jpg|thumb|right|Vergleich Glühbirne und Halogenlampe]]

Die Halogenlampen sind meist kleiner und haben eine noch höhere Temperatur. Da fragt man sich, wie das möglich ist? Warum geht der Wolfram (W) nicht noch schneller kaputt?
Die Temperatur in der Mitte ist viel grösser als die Temperatur am Glas. (Tinnen>>TGlas)
Den entscheidenden Vorteil der Halogenlampe ist, dass sie mit Iod gefüllt ist:

'''W (s) ⇌W (g) '''

'''W (g)+ 3I2 ⇌ WI6(g)'''

Gleichgewicht bei hohen Temperaturen: links (Entrophie gross)

Gleichgewicht bei tiefen Temperaturen: rechts

Das Ablagerungsproblem kann dadurch vermindert werden. Wolfram verbindet sich bei hohen Temperaturen mit Iod. Der Schmelzpunkt WI6(g) ist sehr hoch und es lagert sich nicht ab. Wird die Lampe nun ausgeschaltet, geht das gasförmige Wolfram, das noch vorhanden ist, in den soliden Zustand hinüber. Dadurch sinkt die gasförmige Konzentration und WI6(g) spaltet sich wieder und wird wieder am Wolfram abgelagert. Trotz allem hält der Wolfram nicht ewig. Durch z.B. Temperaturschwankungen ist die Ablagerung nicht konstant.

Die Sparlampe funktioniert nach einem ganz anderen Prinzip. Ihr Spektrum unterschiedet sich massiv von demjenigen der Glühbirne, bzw. Halogenlampe.
[[image:Sparlampe.png|thumb|right|Lichtspektrum einer Sparlampe]]

==Zusammenfassung Simple Club==
(Link:https://www.youtube.com/watch?v=K5B5_rxli28 Simple Club Video)

Zu Beginn dieses Video wird zuerst das Prinzip von le Chatelier vorgestellt. Danach werden die drei Einflussfaktoren, welche zur beabsichtigten Änderung der Menge der Produkte oder Edukte führen, einzeln erklärt und mit Beispielen präzise aufgeführt. Der erste Einflussfaktor, von welchem die Rede ist, ist der Druck.

Merke:

*Druck: Im Video wird dies nicht erwähnt, jedoch haben wir im Unterricht gelernt, dass Gasteilchen einstig und allein für den Druck verantwortlich sind, da sie das größte Volumen aufweisen.
*Im Beispiel der Ammoniaksynthese im Video wird gezeigt, dass sich die Anzahl der Gasteilchen während der Reaktion ändert. Der Aggregatzustand ändert sich nicht, da die Edukte, sowie auch die Produkte gasförmig bleiben. Die Edukte weisen jedoch mehr Gasteilchen auf als schließlich das Produkt. Dies führt zu einer ungünstigen Entropie, was aber im Video nicht erwähnt wird.
: Außerdem wissen wir, dass Gasteilchen ein großes Volumen aufweisen und somit wissen wir auch, dass die Seite mit mehr Gasteilchen weniger Platz hat und so der Druck zwischen den Teilchen in diesem Beispiel auf der Seite der Edukte grösser als auf der Seite der Produkte.
*
* Um den Druck wieder auszugleichen, wird der Druck erhöht und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich auf die Seite mit den wenigen Gasteilchen, um den „Stress“ zu vermeiden.
*
* Im Video wird oftmals der Begriff „Stress“ verwendet. Im Unterricht haben wir aber nur über die Begriffe „Zwang“ und „Flucht“ gesprochen. Mit „Stress“ ist jedoch nichts Anderes gemeint, als dass das Gleichgewicht dem „Stress“ entgehen will und somit die „Flucht“ ergreift.

Im zweiten Abschnitt wird der zweite Einflussfaktor „Temperatur“ thematisiert. Hierbei werden die Begriffe exotherm und endotherm nochmals hervorgerufen. Danach wird mithilfe eines Beispiels der Einfluss von Temperatur auf das chemische Gleichgewicht erklärt.

Merke:

* Im Video wird erwähnt, dass eine Temperaturerhöhung für die exotherme Reaktion zum Nachteil wird. Jedoch wird nicht genau verdeutlicht wieso dies so sei.
:Uns ist aber aus dem Video bekannt, dass exotherme Reaktionen Wärme freigeben. Somit wollen exotherme Reaktionen die überschüssige Wärme an die Umgebung abgeben und können mit zusätzlicher Wärme nicht viel anfangen.
* Eine endotherme Reaktion dagegen, nimmt Wärme aus der Umgebung auf, weswegen ihr eine Temperaturerhöhung zugunsten kommt.
: Temperaturerhöhung: Endotherme Reaktion wird gefördert und das chemische Gleichgewicht verschiebt sich nach links, um dem Stress, welcher sich auf der Seite der exothermen Reaktion befindet, zu entgehen.
: Temperaturerniedrigung: Exotherme Reaktion wird gefördert und chemisches Gleichgewicht verschiebt sich nach rechts, um dem Stress auf der Seite der endothermen Reaktion zu entgehen.
* Achtung! Im Video werden die Begriffe Entropie und Enthalpie weggelassen, welche jedoch im Zusammenhang mit der Temperaturänderung im Unterricht besprochen wurden und in Zusammenhang mit exotherm und endotherm nützlich wären.
: Wir wissen beispielsweise, dass die Enthalpie, kleiner als 0, günstig ist und zu einer exothermen Reaktion führt und eine ungünstige Enthalpie zu einer endothermen Reaktion führt.

Im dritten Abschnitt wird noch der dritte Einflussfaktor, die Konzentration, erklärt. Außerdem wird nochmals das Massenwirkungsgesetz hervorgerufen.

Merke:

* Im Video wird mit Hilfe des Massenwirkungsgesetzes gezeigt, dass die Erhöhung der Konzentration eines Eduktes automatisch zur Erhöhung der Konzentration eines Produktes führt, da die Gleichgewichtskonstante immer konstant bleibt. So entsteht mehr Produkt.
* Die Senkung der Konzentration vom Produkt bewirkt somit auch automatisch die Senkung der Konzentration der Edukte. Dies aus demselben Grund wie vorher.
* Was im Video fehlt, aber noch anzufügen ist, ist, dass bei der Erhöhung der Konzentration eines Eduktes somit eine erfolgreiche Zusammenstossmöglichkeit der Teilchen erhöht wird, was wiederrum zur Erhöhung der Konzentration des Produktes führt. Somit kann man die obenstehenden Aussagen nachvollziehen und verstehen, weswegen sich die Formel de Gleichgewichtskonstante anpasst.

== Quellen==

- eigene Notizen aus dem Chemieunterricht 2012

- PPP von Herr Deuber

'''Bilder:'''

- Wirkung von pH-neutralen Kaugummis: http://www.rundum-zahngesund.de

- Schematische Darstellung Lake Nyos, Kamerun: http://m.uni-koblenz-landau.de

- Lichtspektrum einer Glühbirne: PPP von Roger Deuber

- Vergleich Glühbirne und Halogenlampe: http://www.gewinde-norm.de/bilder/gluehbirne.gif & http://www.planet-schule.de/warum_chemie/halogen/themenseiten/t5/images_content/schemahalogenlampe.jpg

- Lichtspektrum einer Sparlampe: http://www.narva-bel.de/de/Produkte/Energiesparlampen_1176.html

Die Beschreibung des Chemischen Gleichgewichts

2020-06-14T18:11:10Z

DianadaSilva: /* Die Gleigewichtskonstante */

Gleichgewicht bedeutet nicht, dass die chemische Aktivität
aufgehört hat, sondern nur, dass Hin- und Rückreaktionen mit derselben Geschwindigkeit ablaufen,
sodass sich die Mengen von Reaktand und Produkt nicht mehr ändern.

==Einführung==
Am besten ist es wohl anhand folgendem Beispiel des Holzapfelkrieges zu verstehen

Man stelle sich einen Holzapfelbaum vor, der auf der Grenzlinie zwischen zwei Gärten steht; in dem einen wohnt eine alte Frau und in dem anderen ein Vater, der seinem Sohn aufgetragen hat, hinauszugehen und den Garten von Holzäpfeln zu reinigen. Der Junge merkt schnell, dass man die Holzäpfel am einfachsten dadurch los wird, wenn man sie in den Nachbargarten wirft. Er tut es und erregt den Zorn der alten Frau. Jetzt beginnen der Junge und die Frau Holzäpfel hin und her, über den Zaun, zu werfen so schnell sie können. Wer wird gewinnen? Die Schlacht läuft in drei Phasen ab. Wenn man annimmt, dass der Junge stärker und schneller ist als die alte Frau, könnte man meinen, dass der Konflikt damit endet, dass alle Äpfel auf der Seite der alten Frau landen . Wenn sich auf beiden Seiten des Zauns die gleiche Anzahl von Äpfeln befindet, ist es zwar richtig, dass der Junge die Äpfel schneller über den Zaun werfen wird, als sie die alte Frau zurückwerfen kann. Aber das heißt nur, dass mehr Äpfel auf der Seite der alten Frau sein werden, die dann leichter zu erreichen sind. Auf der Seite des Jungen werden sie rarer, und der Junge muss mehr herumrennen, um sie aufzuheben. Schließlich wird ein Gleichstand oder ein Gleichgewicht erreicht, in dem die gleiche Anzahl der Äpfel in beiden Richtungen über den Zaun fliegen. Die alten Frau wirft weniger schnell, hat aber geringere Mühe, Äpfel zu finden; der Junge wirft schneller, verliert aber Zeit dadurch, dass er herumrennt und die wenigen Äpfel auf seiner Seite sucht. Das Verhältnis der Äpfel auf den beiden Seiten des Zauns wird schließlich durch die relative Geschwindigkeit der beiden Kämpfer bestimmt, doch werden nicht alle Äpfel auf einer Seite landen.[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php]

===Die Phasen des "Krieges"===

<gallery>
Image:1phase.JPG| ''1.Phase''
Image:2phase.JPG| ''2.Phase''
Image:3phase.JPG‎| ''3.Phase''
</gallery>

*1. Phase
Bei Beginn, Zeitpunkt 0, gibt es noch keine Produkte und die Edukte sind noch vollzählig.

*2. Phase
Die Reaktion beginnt, das Produkt wird aus den kleiner werdeden Edukten gebildet.

*3. Phase
Nun ist das Gleichgewicht erreicht und die Menge der Produkte wie auch der Edukte bleiben gleich, solange nicht etwas anderes das Gleichgewicht stört.

==Grundstruktur der Formel==

Edukte A und B werden zum Produkt C bis das chemische Gleichgewicht erreicht wird.

A + B ⇌ C

==Die Gleigewichtskonstante==

Die Gleichgewichtskonstante K ergibt sich aus dem Division von den Produkten durch die Edukte und gibt Auskunft von welcher Seite mehr vorhanden ist. ( Auf welcher Seite das Gleichgewicht ist.)

[[image:Kcab.JPG‎|Gleichgewichtskonstante]]

K strebt gegen unendlich, wenn fast alle Edukte zu Produkte reagiert haben
(Hinreaktion). Somit hat die Konstante K einen Wert von (deutlich)>1.
Gibt es nun fast nur Edukte, liegt das GW auf der „linken“ Seite und K ist <1.

*
==Zusammenfassung Simple Club==
*
Im Video wird zuerst das Massenwirkungsgesetz aufgezeigt, aus dem sich die Gleichgewichtskonstante ergibt. Danach werden der Grenzwert und wichtige Bereiche von K thematisiert und in der Zusammenfassung erhalten wir schließlich nochmals eine genauere Beschreibung des Begriffs von K.
*
Merke:
*
* Im Video fehlt am Anfang die genaue Definition und Erklärung der Gleichgewichtskonstante K. Falls unklar sein sollte, was K genau darstellt, müsste man zum Ende des Videos, wo dies schließlich erklärt wird. Nämlich, dass die Gleichgewichtskonstante K angibt, ob die Konzentration der Edukte oder doch der Produkte bei einem chemieschen Gleichgewicht grösser ist.
* Im Video werden die Bereiche 0.001 und 1000 der Gleichgewichtskonstante thematisiert
: Im Unterricht haben wir uns aber grundsätzlich mit den Bereichen
: K > 1, K < 1 und K = 1 befasst.
* Ein Wert von K unter 0.001 würde dazu führen, dass keine Reaktion stattfindet. Im Video heißt es, die Edukte würden gleichbleiben. Was meint man aber mit gleich?
: Wir haben gelernt, dass am Anfang einer Reaktion nur Edukte vorhanden sind, bis sie zu Produkten reagieren. Da aber bei einem Wert unter 0.001 keine Reaktion möglich ist, so würden auch die Edukte nicht zu Produkten reagieren und somit würde sich die Konzentration der Edukte auch nicht ändern.Die Konz. der Edukte bleibt gleich
* Ein Wert von 1000 würde bedeuten, die Edukte reagieren vollständig zu Produkten
* Im Video werden schließlich noch die Werte zwischen 0.001 und 1000 thematisiert, worauf es im Video heißt, bei einem Wert zwischen 0.001 und 1000 würden sowohl Edukte als auch Produkte verfügbar sein.
: Das würde bedeuten, dass die Edukte nicht vollständig zu Produkten reagieren.

: Besonders nützlich: Das Video ist einerseits nützlich, um die genauen Grenzwerte der Gleichgewichtskonstante zu verstehen. Andererseits wird der Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstante mit der Frage, ob eine Reaktion stattfindet oder nicht, verdeutlicht.

==Quellen==
*Eigene Notizen

==Weblinks==
*[http://www.dbgessen.eu/pages/unterricht/projekttage/projekttage_der_11/projekttag_naturwissenschaften/versauerung_der_meere.php Holzapfelkrieg] - Mittlerweile Offline
*[https://www.youtube.com/watch?v=z8IeyvQ5wFE Simple Club Video]