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Massenwirkungsgesetz – Überblick

Das Massenwirkungsgesetz beschreibt das Mengenverhältnis von Produkten und Edukten einer chemischen Reaktion im Gleichgewichtszustand. Erfahre, wie man die Massenwirkungskonstante berechnet und wie sie sich auf die Stoffkonzentrationen auswirkt. Neugierig? Alle Details dazu und mehr findest du im folgenden Text!

Alle Inhalte sind von Lehrkräften & Lernexperten erstellt
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Die Autor*innen
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Götz Vollweiler
Massenwirkungsgesetz – Überblick
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Massenwirkungsgesetz – Überblick Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Massenwirkungsgesetz – Überblick kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere das Massenwirkungsgesetz.

    Tipps

    Eine Reaktion besteht immer aus Ausgangs- und Endstoffen.

    Das Massenwirkungsgesetz gilt für den Gleichgewichtszustand.

    Lösung

    Wie du weißt, bezieht sich das Massenwirkungsgesetz auf den Gleichgewichtszustand einer chemischen Reaktion. Du musst dir also zuerst überlegen, was im chemischen Gleichgewicht vorliegt - ein bestimmtes Verhältnis zwischen Produkten und Edukten. Was kann nun über dieses Verhältnis ausgesagt werden? Es entstehen im Gleichgewicht immer genauso viele Produkte aus den Edukten, wie Edukte aus Produkten. Das Verhältnis ist also konstant bzw. es bleibt gleich.

  • Gib an, wie stöchiometrische Faktoren der Reaktion im Massenwirkungsgesetz aufgeführt werden.

    Tipps

    Erinnere dich an das Video: Da wurden die stöchiometrischen Faktoren als höhergestellte Zahlen an die Konzentrationen geschrieben.

    Lösung

    Im Massenwirkungsgesetz werden die Konzentrationen der Produkte multipliziert und durch das Produkt der Konzentrationen der Edukte geteilt. Treten in der Reaktionsgleichung stöchiometrische Faktoren vor den Stoffen auf, dürfen diese nicht ignoriert werden. Sie gehen als Exponent der Konzentration des jeweiligen Stoffes in die Gleichung mit ein.

  • Formuliere das Massenwirkungsgesetz für die folgende Gleichung.

    Tipps

    Das Verhältnis von Produkten und Edukten muss dargestellt werden.

    Lösung

    Wenn du das Massenwirkungsgesetz für eine gegebene Gleichung aufstellen willst, musst du das Verhältnis von Produkten zu Edukten darstellen. Die gegebene Gleichung stellt in unserem Fall die Reaktion zwischen Salpetersäure und Wasser dar. Salpetersäure und Wasser sind also die Edukte und deren Konzentration wird in den Nenner geschrieben. Bei der Reaktion entstehen durch Protonenübergang das Oxoniumion und das Nitration, das sind dann also unsere Produkte. Deren Konzentration muss in den Zähler geschrieben werden.

  • Überlege, welches K für diese Reaktion am günstigsten ist.

    Tipps

    Überlege dir, welchen Aggregatzustand die eingesetzten Stoffe haben.

    $HCl$ ist nicht nur eine flüssige Säure.

    Lösung

    Es gibt verschiedene mengenabhängie Größen, deren Verhältnis im Massenwirkungsgesetz betrachtet werden können. Damit gleich klar ist, welche Größe betrachtet wurde, erhält die Konstante einen kleinen Index. Die Reaktion, die hier betrachtet wird, ist eine Reaktion, die zwischen Gasen stattfindet, nämlich zwischen Chlor und Wasserstoff. Am besten eignet sich dann zur Gleichgewichtsbetrachtung die Betrachtung der Drücke, weshalb also $K_p$ am aussagekräftigsten ist.

  • Nenne mengenabhängige Größen.

    Tipps

    Welche der gegebenen Größen haben etwas mit der Menge zu tun?

    Mengenabhängig ist eine Größe, wenn sie sich bei einer Änderung der Menge auch verändert.

    Lösung

    Gesucht sind „mengenabhängige“ Größen. Schau dir nun also die gegebenen Größen an und überlege dir, ob diese von der Menge abhängen. Zeit und Geschwindigkeit sind vollkommen mengenunabhängig. Die Konzentration hängt dagegen schon mit der Menge der Stoffe zusammen und auch die Drücke, die Gase ausüben, sind mengenabhängig.

  • Bestimme die Einheiten von K bei folgenden Reaktionen.

    Tipps

    Notiere dir das Massenwirkungsgesetz für jede Reaktion.

    Wenn du Konzentrationen multiplizierst oder dividierst, dann müssen auch immer die Einheiten multipliziert oder dividiert werden. Erhält die Konzentration einen Exponenten, muss auch die Einheit einen erhalten.

    Lösung

    Zunächst solltest du dich an die Formel des Massenwirkungsgesetzes erinnern. Dort stehen die Konzentrationen der Produkte im Zähler und die Konzentrationen der Edukte im Nenner, also unter dem Bruchstrich. Wenn du nun Konzentrationen multiplizierst oder dividierst, dann musst die gleiche Operation auch mit den dazugehörigen Einheiten tun. Genauso verhält es sich auch mit den Exponenten. Erhält die Konzentration also einen Exponenten, muss auch die Einheit einen erhalten. Setze also in die Formel ein und sieh dir an, welche Operationen an den Einheiten durchgeführt werden:

    Beispiel:

    $2 H_2 + O_2 \rightleftharpoons 2 H_2O$

    $K = \frac{Produkt}{Edukt}$

    $K = \frac{c_{H_2O}^2}{c_{H_2}^2\cdot c_{O_2}}$

    $K = \frac{[mol/l]^2}{[mol/l]^2\cdot [mol/l]}$

    nach Kürzen bleibt übrig:

    $K = \frac{1}{[mol/l]}$