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Einfluss der Temparatur auf das chemische Gleichgewicht

von Anna Gulyas

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Ziel des Versuchs Der Versuch verdeutlicht den Einfluss der Temperatur auf die Verschiebung von einem chemischen Gleichgewicht. Er kann in Verbindung zu dem „Prinzip vom kleinsten Zwang“ von Henry Le Chatelier behandelt werden.

Vorbemerkung

Bei diesem Versuch geht es um die Temperaturabhängigkeit von Gleichgewichtsreaktionen. Es werden die gleichen Chemikalien verwendet wie im Gleichgewichtsversuch mit Kaliumthiocyanat udn Eisen(III)-chlorid (ID 1751), sodass die Konzentration von Edukten und Produkten durch die Färbungen der Lösungen zu erkennen ist.

Durch den Versuch wird deutlich, dass durch Temperaturveränderungen entweder die Hin- oder die Rückreaktion eines Gleichgewichtes begünstigt werden kann.

Materialien

Messzylinder, Spatel, Feinwaage, Dreifuß, Gasbrenner, Feuerzeug, 2 x 400 mL Becherglas, Reagenzglasständer, 3 Reagenzgläser

Chemikalien

Eisen(III)-chlorid, Kaliumthiocyanat, Wasser, Eis, Kältesalz

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Eisen(III)-chlorid-6-H2O H290, H302, H315, H318 P280, P305+P351+P338 GHS05 GHS07
Kaliumthiocyanat H332, H312, H302, H412, EUH032 – GHS07

Durchführung

Die Lösungen werden wie in Versuch 1751 beschrieben angesetzt (0,27 g Eisen(III)-chlorid und 0,29 g Kaliumthiocyanat in je 300 mL Wasser). Je 5 mL der beiden Lösungen werden in die drei Reagenzgläser gegeben. Eines wird bei Raumtemperatur im Reagenzglasständer gelagert, das zweite wird in eine Eis-Kältesalzmischung gestellt und das dritte wird in einem Wasserbad über dem Gasbrenner erhitzt. Nach 5 Minuten werden die Farben der Lösungen miteinander verglichen.

Beobachtung

Zu Beginn haben alle drei Lösungen die gleiche rote Färbung. Die kalte Lösung wird dunkler, die Farbigkeit bei Raumtemperatur verändert sich nicht sichtbar und die Lösung im Heißen verfärbt sich orange.

Deutung

Für die rote Färbung ist folgende Reaktion mit BIldung des blutroten Eisenthiocyanatkomplexes verantwortlich:

Fe3+(aq) + 3 SCN-(aq) ⇌  Fe(SCN)3 (aq)
(gelb)   (dunkelrot)

Bei Raumtemperatur bleibt Farbe der Lösung gleich. Das Gleichgewicht ist eingestellt und die Konzentrationsverhältnisse bleiben bestehen.

Beim Erhitzen verändert sich die Farbe. Die Lösung wird heller und leicht orangefarben. Die Lage des Gleichgewichts wird auf die Seite der Edukte verschoben. Die Konzentration der Produkte nimmt ab, die Konzentration der Edukte nimmt zu. Die Temperaturerhöhung begünstigt die Rückreaktion.

Beim Abkühlen verändert sich die Farbe. Die Lösung wird dunkler. Die Lage des Gleichgewichts wird also auf die Seite der Produkte verschoben. Die Konzentration der Edukte nimmt ab, die Konzentration der Produkte nimmt zu. Die Temperaturerniedrigung begünstigt die Hinreaktion.

Offenbar ist die Bildung von Eisenthiocyanat exotherm, denn Temperaturerniedrigung ist ein Zwang, dem ein System mit Wärmeproduktion entgegenwirkt. Da im Kältebad die Hinreaktion begünstigt wird, wird offenbar Energie frei; die Reaktion ist also exotherm.

Entsorgung

Die Lösungen werden im Schwermetallabfall entsorgt.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Dieser Versuch sollte in Zusammenhang mit den anderen Versuchen stehen, welche die Lage des Gleichgewichts betreffen.

Literatur

Hoffmeister, Holger, http://www.hoffmeister.it/chemie/19-das_chemische _gleichgewicht.pdf (Zuletzt aufgerufen am 07.08.2013 um 11:16 Uhr), S. 15.