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Skizzierung des Verlaufs der Konzentrationen von \(H_2\) und \(HI\) in Abhängigkeit von der Zeit
Um den Verlauf der Konzentrationen von \(H_2\) und \(HI\) während der Reaktion \(H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2HI(g)\) zu skizzieren, muss man verstehen, wie sich die Konzentrationen mit der Zeit ändern, bis das chemische Gleichgewicht erreicht ist.
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Zu Beginn der Reaktion: Die Konzentrationen von \(H_2\) und \(I_2\) sind am höchsten, da die Reaktion gerade begonnen hat und noch kein \(HI\) produziert wurde. Daher startet die Konzentrationskurve von \(H_2\) und \(I_2\) oben und die von \(HI\) bei null oder nahe null.
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Während der Reaktion: Während \(H_2\) und \(I_2\) reagieren, um \(HI\) zu produzieren, fallen die Konzentrationen von \(H_2\) und \(I_2\) allmählich ab, während die Konzentration von \(HI\) entsprechend ansteigt. Das bedeutet, dass die Kurve für \(H_2\) und \(I_2\) mit der Zeit abfällt, während die Kurve für \(HI\) steigt.
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Beim Gleichgewicht: Nach einer bestimmten Zeit ändern sich die Konzentrationen der Reaktanten und Produkte nicht mehr, was anzeigt, dass das chemische Gleichgewicht erreicht ist. An diesem Punkt verlaufen die Kurven horizontal, da die Geschwindigkeit der Hinreaktion gleich der Geschwindigkeit der Rückreaktion ist, und es gibt keine Nettoänderung der Konzentrationen von \(H_2\), \(I_2\), und \(HI\).
Somit sieht die Skizze folgendermaßen aus:
- Die Konzentrationskurve von \(H_2\) (und analog \(I_2\)) beginnt oben, fällt mit der Zeit ab und nähert sich einer horizontalen Linie, wenn das Gleichgewicht erreicht ist.
- Die Konzentrationskurve von \(HI\) beginnt bei null oder nahe null, steigt mit der Zeit an und nähert sich ebenfalls einer horizontalen Linie, wenn das Gleichgewicht erreicht ist.
- Der Punkt, an dem die Kurven sich horizontalisieren (also ihre Steigung null wird), markiert den Zeitpunkt der Gleichgewichtseinstellung.
Einfluss eines Katalysators auf das chemische Gleichgewicht
Ein Katalysator beeinflusst die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion, ohne jedoch die Gleichgewichtslage (die relativen Konzentrationen der Reaktanten und Produkte im Gleichgewicht) zu verändern. Das bedeutet, dass ein Katalysator sowohl die Hin- als auch die Rückreaktion beschleunigt und somit dazu führt, dass das Gleichgewicht schneller erreicht wird. Der Parameter des chemischen Gleichgewichts, der von einem Katalysator beeinflusst wird, ist also die Geschwindigkeit, mit der das Gleichgewicht erreicht wird, und nicht die Position des Gleichgewichts selbst.
