Berechnung chemischer Gleichgewichte

Zusammenfassung

Die chemische Thermodynamik stellt Größen und Beziehungen zur Verfügung, die für die reaktionstechnische Behandlung chemischer Reaktionen benötigt werden. Insbesondere läßt sich der stoffliche und energetische Endzustand eines Reaktionssystems aus dem bekannten Ausgangszustand für gegebene Reaktionsbedingungen (Druck, Temperatur,...) berechnen. Dabei spielt weder eine Rolle, wie der zeitliche Übergang vom Ausgangs- in den Endzustand geschieht, noch in welcher Art von Reaktor die Reaktionen durchgeführt werden. Der thermodynamisch mögliche Stoff- und Wärmeumsatz einer Reaktion läßt sich aus tabellierten oder abgeschätzten thermodynamischen Daten berechnen, ohne daß Experimente erforderlich wären. Wichtige Größen sind:

• Reaktionsenthalpie. Die Reaktionsenthalpie ΔH _R gibt die Wärmemenge an, die pro Formelumsatz erzeugt oder verbraucht wird. Bei einer exothermen Reaktion ist ΔH _R < 0, bei einer endothermen Reaktion ΔH _R > 0. Die Reaktionsenthalpie wird z. B. verwendet, um die Reaktionswärme oder die Wärmeproduktion (die pro Zeiteinheit freigesetzte oder verbrauchte Reaktionswärme) und damit die Änderung der Temperatur eines Reaktionssystems zu bestimmen.

• Gleichgewichtskonstante. Ob eine chemische Reaktion unter bestimmten Reaktionsbedingungen im gewünschten Ausmaß in Richtung der Produkte verläuft, läßt sich durch die Berechnung der thermodynamischen Gleichgewichtslage beantworten. Hierzu ist der Zahlenwert der Gleichgewichtskonstante K (bei konstantem Druck) erforderlich, der in der thermodynamischen Gleichgewichtsbedingung — dem Massenwirkungsgesetz — auftritt.