Gleichgewichtskonstante Rechner

Dieser Gleichgewichtskonstante-Rechner hilft dir, reversible chemische Reaktionen zu verstehen. Das sind Reaktionen, bei denen Hin- und Rückreaktion gleichzeitig und ungehemmt erfolgen.

Nach einer gewissen Zeit stellt sich das chemische Gleichgewicht ein. Dieses ist erreicht, wenn Hin- und Rückreaktion mit der gleichen Geschwindigkeit erfolgen. Ab diesem Punkt gilt die Reaktion als stabil. Im chemischen Gleichgewicht lässt sich anhand des Massenwirkungsgesetzes die Gleichgewichtskonstante K bestimmen. Mit diesem Tool kannst du den Wert einer Gleichgewichtskonstante für eine Reaktion berechnen und im weiteren Artikel bringen wir dir diese Berechnung und ihren chemischen Hintergrund näher.

Hier findest du die Gleichungen für reversible Reaktionen und die Gleichgewichtskonstante K:

a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

K = ([C]^c × [D]^d)/([B]^b × [A]^a),

wobei [A] und [B] die Stoffmengenkonzentrationen der Edukte und [C] und [D] die Stoffmengenkonzentrationen der Produkte sind. Um dieses Konzept besser zu verstehen, wirf einen Blick auf den Stoffmengenkonzentrationsrechner.

Die Berechnung der Gleichgewichtskonstante für eine Reaktion ist hilfreich, um das Verhältnis einzelner chemischer Verbindungen, welche im Gleichgewicht gebildet werden, zu bestimmen. Die Konstante ist von der Anfangskonzentration der Reaktionspartner unabhängig. Nach einer gewissen Zeit stellt sich das chemische Gleichgewichte ein. Die Gleichgewichtskonstante kann jedoch durch:

• die Temperatur;
• das Lösungsmittel; und
• die Ionenstärke beeinflusst werden.

Wenn sich das chemische Gleichgewicht noch nicht eingestellt hat und das Verhältnis zwischen Edukten und Produkten schwankt, kannst du unseren Reaktionsquotienten Rechner 🇺🇸 verwenden. Dieser gilt zwar außerhalb des chemischen Gleichgewichts, unterscheidet sich jedoch kaum von der Gleichgewichtskonstante.

Gleichgewichtskonstanten sind nützlich, um biochemische Prozesse wie den Sauerstofftransport durch Hämoglobin oder den Säure-Basen-Haushalt im menschlichen Organismus zu verstehen. Veränderungen des Säure-Basen-Haushalts spiegeln sich vor allem in den Veränderungen des arteriellen und venösen pH-Wertes im Blut wider. Medizinisch wird unter anderem auch die Gleichgewichtskonstante von Transferrin im Blut bestimmt, da eine niedrige Transferrinsättigung auf eine Eisenmangelanämie hinweist.

Mit Gleichung lässt sich veranschaulichen, ob das chemische Gleichgewicht auf die Seite der Edukte oder der Produkte verschoben ist. Dies liefert wichtige Informationen über die Art der Reaktion und ihren Mechanismus. Mehr zu diesem Thema findest du weiter unten.

Die Gleichgewichtskonstante einer Reaktion bezieht sich auf die Konzentration der Reaktionspartner. In diesem Rechner gehen wir jedoch davon aus, dass maximal zwei Edukte und Produkte vorhanden sind. Für eine solche Reaktion gilt:

a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

Somit lässt sich die Berechnung der Gleichgewichtskonstante wie folgt ableiten:

K = ([C]^c × [D]^d)/([B]^b × [A]^a)

Die Gleichgewichtskonstante K spiegelt zwei Mengenangaben wider:

• K_c — steht für die die Stoffmengenkonzentration, ausgedrückt in Mol pro Liter (c=mol/l)
• K_p — beschreibt eine Funktion des Partialdrucks von Edukten und Produkten. Dieser wird normalerweise in Atmosphären angegeben und ist für Berechnungen im gasförmigen Zustand nützlich.

Für K > 1 gilt: Das Gleichgewicht ist auf die Seite der Produkte verschoben.

Für K < 1 gilt: Das Gleichgewicht ist auf die Seite der Edukte verschoben.

Für K = 1 gilt: Im Gleichgewicht befinden sich ähnliche Mengen an Produkten und Edukten.

Wenn du dir nicht sicher bist, wie du die Einheit Mol umrechnest, wirf einen Blick auf unseren Stoffmenge Rechner.

Um dir einen besseren Einblick zu geben, wie diese Gleichung angewendet wird, haben wir dieses Beispiel erstellt.

Du hast ein Gasgemisch aus Schwefeldioxid und Sauerstoff, aus dem du durch Reaktion Schwefeltrioxid herstellen kannst. Dies ist einer der Schritte bei der Schwefelsäuresynthese:

2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃

Die Reaktionskonstante wird demnach folgendermaßen berechnet:

K = [SO₃]²/([SO₂]² × [O₂])

Die Reaktionsmasse beobachten wir, bis sich ein chemisches Gleichgewicht eingestellt hat. Die Edukte und Produkte liegen in folgenden Konzentrationen vor:

• SO₂: 0,03 mol/l
• O₂: 0,035 mol/l
• SO₃: 0,5 mol/l

Wenn du diese Zahlen in die Gleichung einsetzt, ergibt sich für K:

K = 0,5²/(0,03² × 0,035)

K = 7,937 × 10³

Da K > 1 ist, ist das Gleichgewicht auf die Seite der Produkte verschoben.

In unserem Beispiel wurden die Konzentrationen der Edukte und Produkte im chemischen Gleichgewicht angegeben. Anhand dieser Werte haben wir die Gleichgewichtskonstante berechnet. Was wäre, wenn die Gleichgewichtskonstante gegeben wäre und du die Anfangskonzentration oder der Koeffizient eines Reaktionspartners suchst? Kein Grund zur Sorge! Unser Rechner funktioniert in beide Richtungen — er beantwortet beide Fragestellungen. Gib einfach alle Werte ein, die gegeben sind, und die Ergebnisse werden für dich berechnet.

In diesem Abschnitt geht es hauptsächlich darum, wie die Gleichgewichtskonstante analytisch bestimmt wird. Um den Wert der Gleichgewichtskonstante für eine Reaktion zu berechnen, musst du (vielleicht mit unserem Titrationsrechner) die Konzentrationen der Edukte und/oder Produkte messen. Es gibt sowohl experimentelle als auch rechnerische Methoden zur Bestimmung der Konstanten. Unter den experimentellen Methoden findest du:

• Potentiometrie
• Spektrophotometrie
• NMR-Spektroskopie
• Kalorimetrie

Das allgemeine Berechnungsverfahren besteht aus vier Schritten:

• Chemisches Modell
• Speziationsberechnungen
• Verfeinerung
• Modellauswahl.

Auch wenn du bereits weißt, wie du die Gleichgewichtskonstante berechnest, kannst du dir mit unserem Rechner etwas Zeit sparen!