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Zur Zersetzung von Carbonaten

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Friedrich Karl Schmidt

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Mittwoch, 23. Oktober 2013, 19:43

Zur Zersetzung von Carbonaten

Zitat

(http://www.chemie - online.de/forum/index.php)- Physikalische Chemie (http://www.chemie - online.de/forum/forumdisplay.php?f=10)- - Ab welcher Temperatur läuft die Reaktion freiwillig ab? (http://www.chemie - online.de/forum/showthread.php?t=210516)

Zitat

Grindy01.10.2013 11:35
Ab welcher Temperatur läuft die Reaktion freiwillig ab?
Hallo zusammen!
Ich hab folgende Aufgabe:

Ab welcher Temperatur läuft die Reaktion\[ CaCO_3 \ \ -> \ \ CaO \ + \ CO_2 \]freiwillig ab?
In der Frage offenbart sich ein Missverständnis des Aufgabenstellers. Denn in Analogie zum Verdampfen kondensierter Stoffe existieren keine Mindesttemperaturen für den "freiwilligen" Ablauf. So wie z.B. Wasser ( auch in Form Eis ) nicht erst am Siedepunkt verdampft, sondern bereits bei beliebig niedrigen Temperaturen solange verdunstet, , wie sein Gleichgewichtspartialdruck in der Gasphase ( "Dampfdruck") nicht erreicht ist, so zersetzt sich ein Carbonat solange gemäß
\[ MeCO_3 \ \ -> \ MeO \ + \ CO_2 \]
\[ K_a (T,p) \ = \ \frac {p}{p_0} \ \cdot \ K_a((T,p_0) \]\[ K_a (T,p) \ = \ \frac{p}{p_0} \ \cdot \ \frac {a(MeO) \ \cdot \ a(CO_2)}{a(MeCO_3)} \]\[ K_a (T,p) \ \approx \ \frac {p}{p_0} \ \cdot \ \frac { 1 \ \cdot \ \frac {p(CO_2)}{p}}{1} \ = \ \frac {p(CO_2)}{p_0}\]
\[ K_a (T,p) \ \approx \ \frac {p(CO_2)}{p_0}\], wie der CO2 - Partialdruck der Umgebung niedriger ist als der der vorstehend formulierten Gleichgewichtsreaktion entsprechende Gleichgewichtspartialdruck des CO2. Eine Frage nach der "Zersetzungstemperatur" würde also zumindest voraussetzen, dass der CO2 - Partialdruck der Umgebung vorgegeben wäre, für den die Zersetungstemperatur gelten soll, Nimmt man hier den Durchschnittswert der Atmosphäre von etwa p(CO2) = 0,000035 bar als stillschwegend gegeben an, so ergibt sich ( natürlich !) eine viel niedrigere Temperatur als sie vom Autor der oben zitierten Aufgabe erwartet sein dürfte. Denn die Temperatur, die sich aus dem Ansatz \[ \Delta_rG_0(T,p) \ = \ \Delta_rH_0(T,p) \ - \ T \ \Delta_rS_0(T,p) \ = \ 0 \] ergibt die Temperatur, bei der der CO2 - Gleichgewichtsdruck den Wert \[ p(CO_2) \ = \ p_0 \ = \ 1,013 \ bar \], erreicht. Und für die dem entsprechende Gleichgewichtskonstante gilt :
\[ ln \ K_a (T,p) \ = \ - \ \frac {\Delta_rG_0(T,p)}{RT} \ = \ 0 \ \ \ => \] \[ \ K_a (T,p) \ = \ 1\]
Gruß FKS

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