Die kinetische Herleitung des Massenwirkungsgesetzes

Zum Massenwirkungsgesetz gibt es zwei Zugangsmöglichkeiten, einen dynamischen und einen statischen Weg.

Der erste Weg ist der reaktionskinetische Ansatz, bei dem man die Geschwindigkeiten der Hin- und der Rückreaktion vergleicht. Hierbei stehen die dynamischen Aspekte im Vordergrund. Die kinetische Herleitung des Massenwirkungsgesetzes beruht auf Guldberg und Waage (1867).
Die Gleichgewichtsreaktion ist

Sie definierten zwei Reaktionsgeschwindigkeiten:

1 Hinreaktion mit der Geschwindigkeitskonstanten khin

vhin = - khin · CA · CB

2 Rückreaktion mit der Geschwindigkeitskonstanten krück

vrück = - krück · CC · CD

Im Gleichgewicht sind beide Reaktionsgeschwindigkeiten gleich.

khin · CA · CB = krück · CC · CD

Daraus folgt

Damit wird deutlich, dass die Gleichgewichtskonstante nicht nur mit Konzentrationen definiert wird, sondern auch durch kinetische Konstanten. Damit wird ein wichtiger Aspekt des praktischen Ablaufs chemischer Gleichgewichtsreaktionen deutlich:
Chemische Reaktionen benötigen (manchmal viel) Zeit zur Einstellung ihres Gleichgewichtszustands.
Die Bedeutung dieser Ableitung liegt weiterhin auch darin, dass sie geholfen hat, das Bild von den dynamischen Vorgängen im chemischen Gleichgewicht zu verfestigen.
Diese Definition der Gleichgewichtskonstanten begegnet uns auch in der Biochemie wieder, in der Michaeliskonstanten von Enzymen.

Beim anderen, dem thermodynamischen Weg zur Herleitung des Massenwirkungsgesetzes betrachtet man die Eigenschaften von Zuständen. Man vergleicht dabei nur die Energien und geht deshalb eher statisch vor. Diese Betrachtungsweise bringt die Freie Energie ins Spiel. Sie ermöglicht zudem auch Aussagen über die Steuerbarkeit von chemischen Gleichgewichten, die wir am Beispiel des Hochofenprozesses erläutern.


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Letzte Überarbeitung: 02. Mai 2002, Dagmar Wiechoczek