Ist die Gleichgewichtskonstante immer einheitslos?

Liebe/-r Experte/-in,

Ich habe letzten Sommer eine Lehre als Chemielaborant abgeschlossen. Nun besuche ich eine Maturitätsschule für Erwachsene.

Wir behandeln zur Zeit chemische Gleichgewichte.

Ein Lehrer hat die Gleichung A + B => C mit gegebenen Werten behandelt und uns am Ende gesagt K ist 20. Ich war da ein bisschen anderer Ansicht, denn ich dachte K sei 20 l/mol.

Als ich ihn in der Pause darauf angesprochen habe, weshalb er der Klasse dies so erkläre, denn ich habe gelernt dass die Gleichgewichtskonstante nicht immer einheitslos ist. Er erwiderte: Die Gleichgewichtskonstante hat nie eine Einheit, ich solle doch einmal in der Literatur schauen gehen. Er sagte mir, ich solle das glauben, was ich möchte und ihn nicht mehr länger belästigen, eine Aussage, die mich emotional etwas ins Schwanken brachte.

Nun habe ich im Internet gegoogelt, bin aber nicht weiter fündig geworden. Ich habe gelesen, dass die Gleichgewichtskonstante K vor etwa zehn Jahren einheitslos wurde. Ist dies so?

Ich hoffe Sie sind auf dem neusten Stand und können mir weiterhelfen.

Besten Dank für Ihre Antwort.

Freundliche Grüsse

Daniel

Hallo Daniel,

Man kann darüber streiten, ob man die Gleichgewichtskonstante mit einer Dimension versieht oder ob man sie dimensionslos lässt. Für letzteres spricht, dass man eine Dimension nur schwer logarithmieren kann. Diese Begründung ist aber auch fadenscheinig, denn der pH-Wert z. B. ist nun einmal definiert als negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoff-Ionen-Konzentration, und die wird in mol/l gemessen.

Bei vielen offiziellen Aufgaben zum MWG wird übrigens bis heute in der Aufgabenstellung ausdrücklich nach den (unterschiedlichen) Dimensionen der jeweiligen Raktionen gefragt!

In der Wissenschaft benutzt man allerdings im Massenwirkungsgesetz statt der Konzentrationsangaben in mol/l lieber die dimensionslosen Aktivitäten und bei Gasen die entsprechenden Fugazitäten.

Ob man sich im Schulunterricht nun für die eine oder die andere Darstellung entscheidet, ist daher eine Frage der Didaktik und nicht der Wissenschaft, d. h. es liegt im Ermessen des Lehrers.

Ich hoffe, geholfen zu haben. Für evtl. weitere Rückfragen stehe ich gern zur Verfügung.

Daniel,
ich bin fast 100. Semester und habe alles wieder vergessen - na ja -, fast alles.
Aber schau mal hier nach: http://www.uni-protokolle.de/foren/viewt/8512,0.html
Demnach ist die Frage, ob eine Gleichgewichtskonstante eine Dimension hat oder nicht, anscheinend von Fall zu Fall zu entscheiden. Folglich kann es kaum stimmen, dass K (per Verordnung) dimensionslos geworden ist.

Du wirst also nicht darum herum kommen, mit dem so gewonnenen Wissen zu prüfen, ob die Aussage Deines Lehrers wenigstens für sein Beispiel zutrifft.
Vielleicht druckst Du obige Site aus, gibst sie Deinem Lehrer und bittest ihn, Dir die Diskrepanz zwischen seiner Aussage und dem, was dort geäußert wird, zu erläutern.
Aber es ist klar, dass Lehrer es nicht so gerne haben, bei einem Fehler ertappt zu werden.
Ansonsten stehen kluge Sachen zu dem Thema bei Wikipedia …
Apropos: 20 Liter/Mol keine Konzentrationsangabe – anders herum wird schon eher ein Schuh draus
Viel Erfolg
MS

Danke für Ihre Antwort und den Link

(mol/l)/((mol/l)*(mol/l)) = l/mol

Liebe Grüsse

Daniel

Hallo Daniel,

Ein Lehrer hat die Gleichung A + B => C mit
gegebenen Werten behandelt und uns am Ende
gesagt K ist 20. Ich war da ein bisschen anderer
Ansicht, denn ich dachte K sei 20 l/mol.

Du verwechselst hier vermutlich die
–> GLEICHGEWICHTSkonstante „K“ mit der
–> GESCHWINDIGKEITSkonstante „k“.
Die Geschwindigkeitskonstanze „klein-k“ hat je nach Anzahl der beteiligten Reaktionspartner auf den beiden Seiten der Gleichung eine Einheit der Konzentration oder keine Einheit (oder eine inverse Konzentration, oder eine Potenz davon).
Etwa so: [k] = (mol/l)^(Summe(Edukte)-Summe(Produkte))

Die Gleichgewichtskonstante „gross-K“ besagt im Gegensatz dazu nun nicht, wie schnell die Reaktion abgeht (was verständlicherweise irgendwie von den vorhandenen Stoffmengen oder Konzentrationen abhängen muss) sondern nur, bei welchen Verhältnis „Produkte-zu-Edukte“ sich das Gleichgewicht (*irgendwann*) einstellt. Also ob das Gleichgewicht links (K1), oder quasi in der Mitte (K=1 bei einer Gleichverteilung von Pro- und Edukten) liegt.

Zur Herleitung:
K läßt sich berechnen als das Verhältnis der Aktivitäten der Produkte und Edukte, und die dabei also verwendeten Aktivitäten „a“ sind ebenfalls einheitenlos:
K = a(Edukte) / a(Produkte)
Allgemeiner:
K = Produkt-über-i [a(Reaktant(i)^n(i)], wobei n für Edukte negativ ist, bei
n A + n B + n C n D + n E + n F, also etwa: 2 H2 + 1 O2 2 H2O

Eine eher mathematische Betrachtung:
Die Gleichgewichtskonstanze wird in sehr vielen Formeln auch als Logarithmus verwendet:
ln(K)= …
Und den Logarithmus kann man nur von einer einheitenlosen Zahl bestimmen. Ein weiteres Indiz dafür, dass Dein Lehrer Recht hat.

Als ich [… erwiderte er]:
Die Gleichgewichtskonstante hat nie eine Einheit,
ich solle doch […Literatur]

Da hat er Recht.

Er sagte mir, ich solle das glauben, was ich
möchte und ihn nicht mehr länger belästigen,

Als Mensch hat er natürlich ein Interesse daran, seine *Pause* zu haben. Als Pädagoge hätte er Dir vielleicht eine befriedigendere Antwort geben sollen…

eine Aussage, die mich emotional etwas ins
Schwanken brachte.

Kann ich verstehen; leider scheinen einige Lehrer ihre Tätigkeit nur als „Job“ zu verstehen. Manchmal kann es auch vorkommen, dass der Lehrplan sie zwingt, Stoff zu vermitteln, der ihnen persönlich eher unwichtig ist - dann neigt mensch dazu, Standard-Kost runterzuspulen, die man vielleicht selbst nur aus anderen Quellen zusammengesammelt hat, ohne die Hintergründe selbst verinnerlicht zu haben. Dann ist es natürlich auch schwierig auf solche Fragen wie Deine inhaltlich adäquat und befriedigend zu antworten.

ICH habe beispielsweise auch erstmal in 2 Fachbüchern der Physikalischen Chemie (Atkins und Wedler) für 10 Minuten nachgelesen, was es mit K (und k) auf sich hat, bevor ich Dir geantwortet habe. Dein Lehrer hatte in der (5-Minuten-?) Pause weder die Zeit dazu, noch die passenden Bücher parrat, und außerdem stand auch noch ein drängelnder, wissbegieriger Schüler (DU:wink: neben ihm.

[Internet…] fündig geworden. Ich habe gelesen,
dass die Gleichgewichtskonstante K vor etwa zehn
Jahren einheitslos wurde. Ist dies so?

Die Qualität von recherchierten Informationen muss immer kritisch beurteilt werden - vermutlich hat hier auch jemand irgendwelche Konstanten schlichtweg durcheinandergebracht. Die oben von mir beschriebenen Fakten jedenfalls stammen aus Lehrbüchern, die ich ca. 1990 (also vor 20 Jahren :wink: angeschafft habe, und schon da ist K einheitenlos.

Bedenke: „Letzte Woche hat der Freund meiner Frau am Hauptbahnhof einen Kater gesehen, der fünf Pfoten hatte…“ :wink: — Da hört sich doch irgendwie konkret und damit glaubhaft an, oder?

Viel Erfolg in der Schule,
Martin

Hallo Daniel,
die Gleichgewichtskonstante ist der Quotient aus den Konzentrationsprodukten, daher immer einheitslos. Dies ist unter dem Begriff Massenwirkungsgesetz beschrieben. (Hollemann-Wiberg im Kap. VIII)
Viele Grüße
Uli

Das weiß ich nicht mehr. Für Fragen, die Neuerungen betreffen, empfehle ich, Kommilitonen anzusprechen, die sich für ein Examen vorbereiten. Die wissen am meisten.
Gruß
Willi

Nun habe ich im Internet gegoogelt, bin aber nicht weiter
fündig geworden. Ich habe gelesen, dass die
Gleichgewichtskonstante K vor etwa zehn Jahren einheitslos
wurde. Ist dies so?

Wann genau eine Umdefinierung stattgefunden hat, entzieht sich meiner Kenntnis, Jedenfalls ist die Gleichgewichtskonstante K derzeit einheitenlos.