Was ist dynamisches Gleichgewicht?
Dynamisches Gleichgewicht ist ein Zustand, in dem das Verhältnis von Produkten zu Reaktanten bei einer chemischen Reaktion konstant bleibt. Das konstante Verhältnis von Produkten zu Reaktanten bedeutet nicht, dass die Reaktion vollständig statisch ist oder dass Reaktanten nicht zu Produkten reagieren und umgekehrt. Ein dynamisches Gleichgewicht ist "dynamisch", da es einen konstanten Austausch zwischen Reaktanten und Produkten gibt, während die Reaktion weiterhin Reaktanten zur Bildung von Produkten und Produkte zur Bildung von Reaktanten verbraucht. Das Verhältnis zwischen Produkten und Reaktanten ändert sich nicht, da die Reaktionsgeschwindigkeit, die die Produkte begünstigt, und die Reaktionsgeschwindigkeit, die die Reaktanten begünstigt, gleich sind. Die gleichen Raten führen zu keiner Änderung des Verhältnisses von Produkt zu Reaktant im Laufe der Zeit, so dass die Reaktion im Gleichgewicht oder im stationären Zustand sein soll.
Eine Reaktion muss reversibel sein, um ein dynamisches Gleichgewicht zu erreichen. Eine reversible Reaktion ist eine chemische Reaktion, bei der Reaktanten unter Bildung von Produkten reagieren können, die miteinander reagieren können, um die ursprünglichen Reaktanten zu bilden. Reversible Reaktionen begünstigen häufig entweder die Reaktanten oder die Produkte, so dass es zwar möglich ist, dass die Reaktion in beide Richtungen abläuft, die Reaktion jedoch dazu neigt, mehr von dem einen als dem anderen zu produzieren. Dies bedeutet, dass die "Position" eines dynamischen Gleichgewichts eine größere Menge von entweder Produkten oder Reaktanten beinhalten kann. Eine "Gleichgewichtskonstante" wird verwendet, um die Position des Gleichgewichts einer gegebenen Reaktion zu beschreiben und Berechnungen durchzuführen.
Viele verschiedene Änderungen von Variablen in Bezug auf eine chemische Reaktion können die Position des dynamischen Gleichgewichts verschieben. Das Prinzip von Le Châtelier bietet Chemikern eine allgemeine Möglichkeit, über Verschiebungen im dynamischen Gleichgewicht nachzudenken. Das Prinzip besagt im Allgemeinen, dass sich die Reaktion in die Richtung verschiebt, die die Änderung des Gleichgewichts minimiert, wenn eine Reaktion im Gleichgewicht belastet wird. Wenn man einer Reaktion im Gleichgewicht mehr Reaktanten hinzufügt, verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung auf Produkte und erreicht ein neues Gleichgewicht basierend auf den neuen Reaktanten- und Produktkonzentrationen.
Das dynamische Gleichgewicht ist untrennbar mit der Geschwindigkeit verbunden, mit der chemische Reaktionen ablaufen. Man kann sich ein dynamisches Gleichgewicht als zwei verschiedene chemische Reaktionen vorstellen. Einer tritt in Vorwärtsrichtung auf, wobei die Reaktanten Produkte bilden, während der andere in Rückwärtsrichtung auftritt, wobei die Produkte der ersten Reaktion Reaktanten bilden. Letztendlich finden diese beiden Reaktionen aufgrund ihrer Gleichgewichtskonstanten ein Gleichgewicht. Im Gleichgewicht laufen die Vorwärtsreaktion und die Rückwärtsreaktion mit der gleichen Geschwindigkeit ab.