Chemisches Grleichgewicht 



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Gesetzes etwa an dem Beispiel des Gleich- 

 gewichts 



H 2 +J 2 2HJ 



klar. Wir erhalten in diesem Falle 



Cn 2 . Cj 2 



d. h. also: UeberlaBt man Gasgemische, 

 welche Wasserstoff, Jod und Jodwasserstoff 

 in den verschiedensten Verhaltnissen ent- 

 halten, solange bei derselben Temperatur 

 sich selbst, bis Gleichgewicht eingetreten ist, 

 dann hat der obige Ausdruck fiir alle diese 

 Systeme denselben Wert. 



Wie wir gesehen haben, nimmt die Ge- 

 schwindigkeit der Reaktion bei der An- 

 naherung an das Gleichgewicht ab. Da 

 auBerdem die Geschwindigkeit vieler Reak- 

 tionen auch bei groBem Abstand vom Gleich- 

 gewicht sehr klein ist (vgl. den Artikel 

 ~,Chemische Kinetik"), darf man aus der 

 Tatsache, daB eine zeitliche Veranderung 

 eines Systems nicht zu beobachten ist, noch 

 nicht schlieBen, daB das System im Gleich- 

 gewicht ist. Ein sicheres Kriterium ist aber 

 nach dem bisher Gesagten dadurch gegeben, 

 daB sich derselbe Gleichgewichtszustand 

 einstellen muB, gleichgiiltig ob man von 

 den Stoffen ausgeht, welche rechts oder von 

 denen, welche links vom Gleichgewichts- 

 zeichen der chemischen Gleichung stehen, 

 daB also das Gleichgewicht ,,von beiden Seiten 

 erreicht wird". Triigt man die Konzentration 

 eines der beteihgten Stoffe, etwa in obigem 

 Beispiel die des Jodwasserstoffes, als Ordinate, 

 die Zeit als Abszisse auf, so erhalt man 2 Kur- 

 ven, wie in Figur 1 dargestellt, je nachdem man 



aus den Gesetzen der chemischen Kinetik 

 ist zwar anschaulich, vermag aber nicht ge- 

 nugende Sicherheit fiir die allgemeine Giiltig- 

 keit dieses wichtigen Gesetzes zu gewiihren. 

 Denn die Gesetze der chemischen Kinetik 

 lassen sich nur entweder rein empirisch oder 

 auf Grand hypothetischer Vorstellungen 

 ableiten und auBerdem werden die Bezie- 

 hungen zwischen der Reaktionsgeschwindig- 

 keit und den Konzentrationen der beteiligten 

 Stoffe sehr haufig durch Storungen kompli- 

 ziert (vgl. den Artikel ,,Chemische Kine- 

 tik"). Dagegen geht aus der thermodyna- 

 mischen Ableitung des Massenwirkungsge- 

 setzes hervor, daB dieses ganz allgemein gilt 

 und nur voraussetzt, daB fiir die betreffenden 

 Stoffe die Gasgesetze bezw. die diesen 

 analogen Gesetze verdunnter Losungen 

 gelten. 



40) Ableitung des Massenwirkungs- 

 gesetzes aus der Thermodynamik. Der 

 Beweis des Massenwirkungsgesetzes ist auf 

 ! Grund des zweiten Hauptsatzes der Thermo- 

 dynamik (vgl. die Artikel ,,Thermochemie" 

 und ,,Energielehre u ) auf sehr verschiedene 

 Weise gefiihrt worden (Horstmann, Gibbs, 

 Ivan't Hoff). Am einfachsten geht man 

 (nach van't Hoff) davon aus, daB nach 

 dem zweiten Hauptsatz die bei einem 

 isothermen, reversiblen ProzeB geleistete 

 oder gewonnene Arbeit unabhangig vom 

 Wege ist. 



Als reversibel wird bekanntlich ein 

 ProzeB dann bezeichnet, wenn in jedem 

 Augenblick die Kraft bis auf ein unendlich 

 kleines gleich der Gegenlcraft ist, d. h. ein 

 reversibler ProzeB ist ein solcher, bei welchem 

 nur Gleichgewichtszustande durchlaufen 

 werden. 



Betrachten wir wieder das Beispiel 



Zeit 



H 2 -(- J 2 



2HJ 



Fig. 1. 



von der eiiien oder von der anderen Seite, 

 also von Jodwasserstoff oder von Jod und 

 Wasserstoff ausgeht. Ist nun z. B. in A die 

 Geschwindigkeit so klein, daB kerne Verande- 

 rung mehr zu bemerken ist, so zeigt doch der 

 Gegenversuch, dessen Kurve sich vielleicht 

 bis B verfolgen laBt, daB in A noch nicht das 

 Gleichgewicht erreicht war. 



Die Ableitung des Massenwirkungsgesetzes 



und stellen wir uns vor, wir hatten GefaBe, 

 in denen sich die Stoffe Wasserstoff, Jod 

 und Jodwasserstoff in bekannten Konzen- 

 trationen in gasformigem Zustande befinden, 

 und zwar nehmen wir der Einfachheit 

 halber an, daB diese Konzentrationen alle 

 gleich 1 sind, d. h. daB die VorratsgefaBe 

 j je 1 Mol des betreffenden Stoffes pro Liter 

 enthalten, und ferner GefaBe, in welchen 

 sich Gemische dieser Gase im Gleichgewicht 

 befinden. In alien GefaBen herrsche dieselbe 

 Temperatur und sie seien so groB bezw. 

 enthalten so viel von den einzelnen Stoffen, 

 daB die Entnahme oder Hinzufiigung eines 

 Moles keine merkliche Aenderung der Kon- 

 zentration hervorbringt. Die Temperatur 

 sei so gewahlt, daB sich Jodwasserstoff 

 einige Zeit aufbewahren laBt, ohne merkliche 

 Zersetzimg zu erleiden. 



Es werden nun gleichzeitig je 1 Mol 



