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Das Prinzip von Le Chatelier (1885) fasst alle Gleichgewichtsverschiebungen in einer einzigen Aussage zusammen: Ein System im Gleichgewicht weicht jedem von außen ausgeübten Zwang aus. Du lernst, wie du dieses Prinzip auf Konzentration, Temperatur und Druck anwendest – und warum ein Katalysator die Gleichgewichtslage nicht verändert.
Grundlagen aus diesem Kapitel
Das Prinzip von Le Chatelier verallgemeinert die Beobachtungen aus: → 2.10 Verschiebung des Gleichgewichts · → Merkmale des chemischen Gleichgewichts
2.11 Das Prinzip von Le Chatelier
Vgl. Arbeitsblatt (dort sind die Übungen und Beispiele sowie die Zusammenfassung nochmals genannt).
Zusammenfassung:
Ein Gleichgewicht kann durch verschiedene Einflüsse (Konzentration, Temperatur, Druck) gestört
werden. Diese Störung kann man als Zwang auf das Gleichgewicht deuten.
Prinzip vom Nachgeben vor dem Zwang – Le Chatelier (1885)
Jedes im Gleichgewicht befindliche System reagiert auf einen von außen ausgeübten Zwang so, dass es ihm ausweicht.
Anwendung des Prinzips – die drei Zwänge
Das Prinzip gilt für alle drei Arten von Eingriffen in ein Gleichgewichtssystem:
a) Konzentration als Zwang
Erhöht man die Konzentration eines Stoffs, weicht das System aus, indem es mehr von diesem Stoff verbraucht. Das GG verschiebt sich in Richtung der Reaktion, die den zugegebenen Stoff umsetzt.
Beispiel – Eisenrhodanid-GG:
FeCl3 + 3 NH4SCN ⇌
Fe(SCN)3 + 3 NH4Cl
ΔH < 0
Zugabe von FeCl3 (Zwang: mehr Fe3+) → GG weicht aus → mehr Hinreaktion → mehr Fe(SCN)3 (Lösung wird dunkler).
b) Temperatur als Zwang
Erhöht man die Temperatur (Zwang: mehr Energie), weicht das System aus, indem es Wärme aufnimmt – also die endotherme Reaktionsrichtung begünstigt. Senkt man die Temperatur, wird die exotherme Richtung begünstigt.
Beispiel – Eisenrhodanid-GG (ΔH < 0, Hinreaktion exotherm):
Erwärmen → Rückreaktion (endotherm) wird begünstigt → GG nach links → Lösung wird
heller.
c) Druck als Zwang
Erhöht man den Druck (Zwang: Volumenvergrößerung wird erzwungen), weicht das System aus, indem es Volumen verringert – also die Seite mit weniger Gasteilchen bevorzugt.
Beispiel – Ammoniaksynthese:
N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3
Links: 4 mol Gas · Rechts: 2 mol Gas
Druckerhöhung → GG weicht zur Seite mit weniger Gasteilchen aus → GG nach rechts → mehr
NH3. Mehr dazu:
→ 2.15 Ammoniaksynthese.
Wichtig: Katalysator und Gleichgewichtslage
Katalysator ≠ Gleichgewichtsverschiebung
Die Lage eines Gleichgewichts hängt nicht von einem Katalysator ab.
Ein Katalysator beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleich stark –
die Gleichgewichtslage bleibt daher unverändert.
Das Gleichgewicht stellt sich mit Katalysator jedoch schneller ein.
Auf einen Blick – die wichtigsten Aussagen
LE CHATELIER
Das System weicht jedem äußeren Zwang aus – es verschiebt das GG in die Richtung, die den Zwang vermindert.
KONZENTRATION
Mehr von Stoff X → GG verschiebt sich weg von X (X wird verbraucht). Weniger von X → GG verschiebt sich hin zu X (X wird nachgebildet).
TEMPERATUR
Mehr Wärme → endotherme Richtung begünstigt. Weniger Wärme → exotherme Richtung begünstigt.
KATALYSATOR
Kein Einfluss auf die Gleichgewichtslage – beschleunigt nur die Einstellung des Gleichgewichts.
Häufige Fragen – Prinzip von Le Chatelier
Was besagt das Prinzip von Le Chatelier?
Das Prinzip von Le Chatelier (1885) lautet: Jedes im Gleichgewicht befindliche System reagiert auf einen von außen ausgeübten Zwang so, dass es ihm ausweicht. Mit „Zwang" ist jede Störung gemeint, die die Gleichgewichtslage verändert – also eine Änderung von Konzentration, Temperatur oder Druck. Das System verschiebt sich dabei stets in die Richtung, die den Zwang abschwächt. Grundlagen dazu: → 2.10 Verschiebung des Gleichgewichts.
Wie wendet man Le Chatelier auf Konzentrationsänderungen an?
Wird die Konzentration eines Stoffs erhöht, verschiebt sich das GG in die Richtung, die diesen Stoff verbraucht – das System „weicht" der erhöhten Konzentration aus. Wird ein Stoff entnommen, verschiebt sich das GG in die Richtung, die ihn nachbildet. Beispiel: Beim Eisenrhodanid-GG führt Zugabe von FeCl3 zur Verschiebung nach rechts, weil Fe3+ verbraucht wird. Zugabe von NH4Cl (Produkt) verschiebt das GG nach links.
Warum beeinflusst ein Katalysator die Gleichgewichtslage nicht?
Ein Katalysator senkt die Aktivierungsenergie für Hin- und Rückreaktion gleich stark. Da beide Reaktionsrichtungen gleichermaßen beschleunigt werden, ändert sich das Verhältnis der Reaktionsgeschwindigkeiten nicht – und damit auch nicht die Gleichgewichtslage. Der einzige Effekt eines Katalysators ist, dass das Gleichgewicht schneller erreicht wird. Dieses Prinzip ist technisch wichtig, z. B. beim Eisen-Katalysator der Ammoniaksynthese.
Wie hängen Le Chatelier und die Ammoniaksynthese zusammen?
Die Ammoniaksynthese (N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3, ΔH < 0) ist ein klassisches Anwendungsbeispiel: Nach Le Chatelier begünstigt hoher Druck die Produktseite (2 mol Gas statt 4 mol), tiefe Temperatur begünstigt die exotherme Hinreaktion, und kontinuierliche NH3-Entnahme (offenes System) verschiebt das GG dauerhaft nach rechts. In der industriellen Praxis wird trotzdem erhöhte Temperatur verwendet – ein Katalysator ermöglicht dabei akzeptable Reaktionsgeschwindigkeiten. Mehr dazu: → 2.15 Ammoniaksynthese.
Wie wirkt Druckerhöhung auf ein Gleichgewicht ohne Gasphase?
Bei Reaktionen ohne Gasphase (rein flüssige oder rein feste Systeme) hat Druckerhöhung praktisch keinen Einfluss auf die Gleichgewichtslage, da Flüssigkeiten und Festkörper nahezu inkompressibel sind. Le Chatelier's Druckregel gilt daher vorrangig für Gleichgewichte, bei denen mindestens eine Gaskomponente beteiligt ist – oder wenn Gasmolzahl-Unterschiede zwischen Edukt- und Produktseite bestehen. Sonderfall: H2O (s) ⇌ H2O (l) – hier führt Druck zur Verflüssigung, weil Eis eine geringere Dichte als Wasser hat (Volumenabnahme durch Schmelzen).
Lernkarten – Prinzip von Le Chatelier
Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.
Formuliere das Prinzip von Le Chatelier in einem Satz.
Jedes im Gleichgewicht befindliche System reagiert auf einen von außen ausgeübten Zwang so, dass es ihm ausweicht.
A + B ⇌ C + D (ΔH > 0). Man erhöht die Temperatur. Wohin verschiebt sich das GG – und warum?
Nach rechts: ΔH > 0 → Hinreaktion ist endotherm. Das System weicht dem Temperatur-Zwang aus, indem es Wärme aufnimmt → endotherme Richtung wird begünstigt.
Warum verändert ein Katalysator die Gleichgewichtslage nicht?
Er beschleunigt Hin- und Rückreaktion gleich stark → das Verhältnis der Reaktionsgeschwindigkeiten bleibt gleich → Gleichgewichtslage unverändert. Das GG stellt sich nur schneller ein.
N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3. Welche Le-Chatelier-Maßnahmen erhöhen die NH3-Ausbeute?
① Hoher Druck (4 mol → 2 mol Gas, Volumenabnahme) ② Tiefe Temperatur (exotherme Hinreaktion wird begünstigt) ③ NH3 entfernen (offenes System, GG verschiebt nach rechts)
Rechenaufgabe: A + B ⇌ 2 C + D. Im GG: Kc = 4,0. Man entnimmt C, sodass [C] halbiert wird. In welche Richtung verschiebt sich das GG nach Le Chatelier – und was passiert mit Kc?
GG verschiebt sich nach rechts (Zwang: weniger C → System bildet C nach). Kc bleibt unverändert (4,0) – Kc ist nur temperaturabhängig, nicht konzentrationsabhängig. Es ändert sich nur die Gleichgewichtslage bis Kc wieder erreicht ist.
Weiter im Kapitel Gleichgewichtsreaktionen
← 2.10 Verschiebung des Gleichgewichts → 2.12 Massenwirkungsgesetz
→ 2.15 Ammoniaksynthese → 2.14 Berechnungen zum MWG
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