Kohlenstoffoxide, Boudouard-Gleichgewicht

Kohlenstoffoxide, Boudouard-Gleichgewicht,
Prinzip des kleinsten Zwanges
Kohlenstoffoxide:
• Kohlenstoffmonoxid: (CO)
ë Å
ƒ Lewisformel: IC ≡ OI
ƒ Es ist ein farbloses, giftiges, geruchloses Gas. Die Schmelztemperatur beträgt
-205 °C. Die Siedetemperatur liegt bei -191 °C.
ƒ Herstellung im Labor: Erhitzen von Ameisensäure in Gegenwart von
konzentrierter Schwefelsäure (wasserentziehend) HCOOH ô CO + H2O
ƒ Verwendung: Herstellung von Essigsäure, Ameisensäure; Reduktionsmittel für
Eisenerz im Hochofen
ƒ Wirkung auf den Menschen: CO reagiert mit dem roten Blutfarbstoff
Hämoglobin und blockiert den Sauerstofftransport
• Kohlenstoffdioxid: (CO2)
ƒ Lewisformel: O ═ C ═ O
ƒ Es ist ein farbloses und geruchloses Gas, das in der Luft zu 0,03% vorkommt.
Die Sublimationstemperatur beträgt -78,5°C
ƒ Wirkung auf den Menschen: CO2 verdrängt den Sauerstoff in der Lunge
ƒ CO2 ist schwerer als Luft und kann sich z.B. in Weinkellern in Bodennähe
sammeln
Boudouard Gleichgewicht:
•
Chemisches Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffdioxid und Kohlenmonoxid
CO2 + C ô 2 CO
• Die Reaktion von links nach rechts ist eine endotherme Reaktion, das heißt es wird
Energie verbraucht
• Über die Temperatur kann die Lage des chemischen Gleichgewichts gesteuert werden:
o Bei Temperaturerhöhung auf 1000°C liegt das Gleichgewicht bei CO
o Bei Temperaturabsenkung auf 400°C liegt das Gleichgewicht bei CO2 und C
• Anwendung: Hochofenprozess, Katalysator
Prinzip des kleinsten Zwanges (Le Chatelier):
•
Wird auf ein chemisches Gleichgewicht ein äußerer ein Zwang ausgeübt
(Temperaturänderung, Druckänderung oder Stoffmengenänderung) verschiebt sich das
Gleichgewicht so, dass diesem Zwang entgegengewirkt wird.
1. Temperaturänderung:
o Eine exotherme Reaktion wird bei Wärmeentzug (bei tiefer
Temperatur) begünstigt, das heißt bei tiefer Temperatur verschiebt sich
das Gleichgewicht auf die Produktseite, beim Erwärmen auf die
Eduktseite
o Eine endotherme Reaktion wird durch Wärmezufuhr begünstigt.
2. Druckänderung:
o Ändert sich bei einem chemischen Gleichgewicht die Teilchenanzahl,
bewirkt eine Druckänderung eine Verschiebung des Gleichgewichtes.
o Bsp.: Stickstoff und Wasserstoff reagieren zu Ammoniak:
N2 + 3H2 ô 2NH3
Aus 4 Gasmolekülen auf der linken Seite entstehen 2 Gasmoleküle auf
der rechten Seite. Bei Druckerhöhung wird die Bildung von Ammoniak
begünstigt (weniger Teilchen).
3. Stoffmengenänderung:
o Erhöht sich die Konzentration einer Substanz, so verlagert sich das
Gleichgewicht so, dass die betreffende Substanz verbraucht wird und
sich deren Konzentration wieder senkt.
o z.B.: H2 + I2 ô 2HI (Jodwasserstoff)
Wird die H2-Konzentration erhöht, weicht das Gleichgewicht aus,
indem mehr Jodwasserstoff gebildet wird. Wenn sich das
Gleichgewicht wieder eingestellt hat, ist die HI Konzentration größer
als am Anfang.
Fragen:
1. Durch welche Faktoren kann man das Boudouard-Gleichgewicht beeinflussen?
2. Was versteht man unter dem Prinzip des kleinsten Zwanges?
3. Welche Kohlenstoffoxide gibt es? Geben Sie die Lewisformeln an und nennen Sie wichtige
Eigenschaften dieser Oxide.