Dissoziationskonstante

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Die Dissoziationskonstante Kd ist in der Chemie ein Maß dafür, wo sich in einer Dissoziationsreaktion ein Gleichgewicht einstellt. Sie gibt an, "auf welcher Seite" der Reaktion das Gleichgewicht liegt bzw. in welcher Form (dissoziiert oder undissoziiert) die Substanz bevorzugt vorliegt: je größer Kd (die Dissoziationskonstante), desto weiter liegt das Gleichgewicht bei der dissoziierten Form. Man nimmt dabei an, dass es sich um eine ideale Lösung handelt, sie also verdünnt genug ist, dass Anziehungskräfte der Teilchen vernachlässigt werden können.[1] Will man bei realen Lösungen (≈ >0,1 molar) das Massenwirkungsgesetz anwenden, muss man mit einem Korrekturfaktor arbeiten.

\mathrm{AB \ \rightleftharpoons \ A \ + \ B}

Die Dissoziationskonstante ist ein Spezialfall der Gleichgewichtskonstante aus dem Massenwirkungsgesetz:

K_d = \frac{c(A) \cdot c(B)}{c(AB)} = \frac{k_1}{k_{-1}}

mit

Statt Kd ist es auch möglich einen Dissoziationsgrad α in Prozent anzugeben. Wird dies bei Säuren getan so spricht von schwachen Säuren wenn α < 1 %, von mittelstarken Säuren wenn α > 1 % und von starken Säuren wenn α ≈ 100 %. Die Werte beziehen sich auf eine einmolare Lösung.[2]

Bei Reaktionen in Lösungen ist die Dissoziationskonstante im thermodynamischen Sinne praktisch nur von der Temperatur abhängig. Theoretisch wird sie auch vom Druck beeinflusst, was jedoch nur bei Gasen eine Rolle spielt.

Beispiel: Thermische Dissoziation von Distickstofftetroxid[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der thermische Zerfall von Distickstofftetroxid zu Stickstoffdioxid ist eine Gleichgewichtsreaktion:

\mathrm{N_2O_4 \ \rightleftharpoons \ 2NO_2 }.

Sie wird gern als Schauexperiment vorgeführt, da die Gleichgewichtseinstellung hinreichend schnell verläuft und ihre Änderung in einem moderaten Temperaturbereich erfolgt. Eine mit Distickstofftetroxid/Stickstoffdioxid gefüllte Ampulle zeigt in warmen Wasser die Gleichgewichtseinstellung zum rotbraunen Stickstoffdioxid, im Eiswasser erfolgt eine Entfärbung infolge der Gleichgewichtsverschiebung zum farblosen Distickstofftetroxid.

Die Dissoziationskonstante kann hier über die konzentrationsproportionalen Partialdrücke wiedergegeben werden:[3]

K_d = {p^2(NO_2) \over p(N_2O_4)}

Der Wert der Dissoziationskonstante hängt signifikant von der Temperatur ab.

T in °C 0 8,7 25 35 45 50 86,5 101,5 130,8
Kd[3] in atm 0,0177 0,0374 0,174 0,302 0,628 0,863 7,499 16,18 59,43

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 196.
  2. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 197.
  3. a b J. Chao; R.C. Wilhoit; B.J. Zwolinski: Gas phase chemical equilibrium in dinitrogen trioxide and dinitrogen tetroxide in Thermochim. Acta 10 (1974) 359-371, doi:10.1016/0040-6031(74)87005-X.