http://www.chemikerboard.de/htopic,13995,autoreduktion+antimonpentachlorid.html
Muha
Die Autoreduktion von Antimonpentachlorid ist bei Raumtemparatur kein spontaner Prozess:
SbCl5 ---> SbCl3 + Cl2
Berechnen Sie die Temperatur, ab der dieser Prozess spontan abläuft. Gegeben sind die thermodynamischen Daten der beteiligten Verbindungen.
Eine solche Temperatur existiert nicht. Bei \[ SbCl_5 \ <-> \ SbCl_3 \ + \ Cl_2 \]handelt es sich um eine Gleichgewichtsreaktion, was z.B. heißt, dass reines SbCl5 auch bei Raumtemperatur zerfällt, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat und falls das Gefäß offen oder das Reaktionsvolumen entsprechend groß ist , SbCl5 sogar weitgehend zerfällt.
Die hier vom Aufgabensteller wahrscheinlich angedachte Temperatur ist lediglich die Temperatur To, bei der die auf Aktivitäten bezogene Gleichgewichtskonstante den Wert den Wert "1" annimmt : \[K_a(T) \ = \ \frac {a(SbCl_3) \ \cdot \ a(Cl_2)}{a(SbCl_5)} \ = \ 1\]annimmt .Soweit man die Gasphase als näherungsweise ideal ansehen kann, mit x (A) für den Stoffmengenanteil von A also näherungsweise gelten würde : \[K_a(T) \ \approx \ K_x (T) \ = \ \frac {x(SbCl_3) \ \cdot \ x(Cl_2)}{x(SbCl_5)} \ = \ 1\]bzw. wegen n(A) = x(A) n mit n für die Gesamtstoffmenge aller Teilchen ( einschließlich aller Inertteilchen der Gasphase )\[K_a(T) \ \approx \ \frac {n(SbCl_3) \ \cdot \ n(Cl_2)}{n(SbCl_5) \ \cdot \ n} \] Mit alpha für den Dissozziationsgrad und no für die Stoffmenge von Antimonpentachlorid vor Beginn der Zersetzung :
\[K_a(T,p) \ \approx \ \frac {n_0 \ \alpha \ \cdot \ n_0 \ \alpha }{n_0 \ ( \ 1 \ - \ \alpha \ ) \ \cdot \ n} \]
\[K_a(T,p) \ \approx \ \frac { \ \alpha^2 \ }{ \ 1 \ - \ \alpha } \ \cdot \ \frac {n_0}{n}\]
\[ \frac { \ \alpha^2 \ }{ \ 1 \ - \ \alpha } \ = \ \frac {n}{n_0} \ \cdot \ K_a(T,p)\] Wie man leicht erkennt , genügt es , die Gesamtzahl der Teilchen n ausreichend groß zu machen , um im Prinzip jede beliebige Verschiebung des Gleichgewichts zu Gunsten der Zerfallsprodukte zu ermöglichen. Der denkbare Einwand, dass bei einer Erhöhung der Teilchenzahl auch die Druckabhängigkeit der Gleichgewichtskonstanten Ka zu berücksichtigen sei, \[K_a(T,p) \ = \ \frac {p_0}{p} \ \cdot \ K_a(T, p_0) \] greift nicht, wenn mit Erhöhung der Teilchenzahl das Volumen um den gleichen Faktor vergrößert wird. Ein hierfür typisches Beispiel wäre gegeben, wenn man sich vorstellt , dass das Reaktionsgemisch in die Atmosphäre entweicht.
Was vorstehend geschrieben wurde, gilt im Prinzip für alle Zerfallsreaktionen : Macht man das Volumen genügend groß, so lässt sich jedes Zerfalls gleichgewicht im Prinzip beliebig zu Gunsten der Produkte verschieben. Und dies im Prinzip auch bei beliebig niedriger Temperatur. Nur kann es sein, dass ein Edukt so stabil ist, dass nicht einmal das Volumen des Universums ausreichen würde.
Es ist ausgesprochen bedauerlich, um nicht zu sagen beschämend, dass immer noch Aufgaben gestellt werden, die im Grunde das Gleichgewichtsprinzip ignorieren. Und dies, obwohl genügend einfache Beipiele aus dem Laboralltag bekannt sein müssten , die zeigen, dass \[ weder \ \ \ \Delta_rG^0 (T,p) \ > \ 0 \ \ \ noch \ \ \ K_a(T,p) \ << \ 1 \] allgemein ausschließen, dass die entsprechende Reaktion nicht nur prinzipiell , sondern sogar bis hohem Umsatz spontan sein kann *).
Beispiele die hier geradezu auf der Hand liegen :
1. Das Wasser in Regenpfützen und Schnee verdunsten i.a. vollständig, wenn man von Extremlagen einmal absieht.
2. Auch eine schwache Säure kann bei hinreichender Verdünnung weitgehend dissozziieren **)
3. Auch ein schwerlösliches Salz kann sich vollständig lösen, wenn man genügend Wasser hinzufügt
*) Hier ist zu beachten, dass die für isobar, isotherm verlaufende Reaktionen geltende Reaktionbedingung so lautet : \[ \Delta_rG(T,p) \ = \ \Delta_rG^0 (T,p) \ + \ RT \ ln \ Q_a \ < \ 0 \] \[ und \ nicht \ etwa \ so \ : \ \Delta_rG^0 (T,p) \ < \ 0 \]
**) Nur sehr schwache Säuren mit Ks < Ks(H2O) dissozzieren auch bei noch bliebig hoher Verdünnung merklich unvollständig bis fast gar nicht ( Ks << Ks(H2O) ) , wie die folgende Beziehung zeigt : \[ \alpha \ = \ \frac {K_S}{c(H^+) \ + \ K_S} \] \[ c(H^+) \ > \ 10^{- \ 7} \ mol/L \ => \ \]\[\ \alpha \ < \ \frac {K_S}{ 10^{- \ 7 \ } \ mol/L \ + \ K_S} \ < \ \frac {K_s}{10^{- \ 7} mol/L}\]
Gruß FKS
Zitat
Organische Chemie »
Reaktionsschema - Aldolkondensation
(4. November 2013, 12:09)
