Chemisches Gleichgewicht

Bei einer chemischen Reaktion werden die Ausgangsstoffe (Edukte) verbraucht und neue Produkte gebildet. 

Die Reaktionen können unterschiedlich schnell verlaufen, die benötigten Zeiten reichen von Sekundenbruchteilen (z.B. Detonationen) bis Jahrhunderten und länger (z.B. in antiken Gläsern). Bei erhöhter Temperatur und bei größerer Konzentration der Edukte verläuft die Reaktion schneller.

Oft ist es so, dass eine Reaktion auch umgekehrt verlaufen kann. Dann gibt es eine Konkurrenz zwischen 

• Hinreaktion, die Edukte verbraucht und Produkte erzeugt und
• Rückreaktion, die die Produkte der Hinreaktion verbraucht und deren Edukte erzeugt.

Von außen kann man kann man diese beiden Reaktionen nicht getrennt beobachten, man sieht nur deren Differenz. Wenn die Hinreaktion schneller ist als die Rückreaktion, dann werden insgesamt mehr Edukte verbraucht und mehr Produkte gebildet. Dadurch sinkt die Geschwindigkeit der Hinreaktion, während die Rückreaktion schneller wird. Das geht schließlich so weit, bis beide Reaktionen gleich schnell sind. Dann spricht man von einem dynamischen Gleichgewicht, die Konzentrationen ändern sich dann auch langfristig nicht weiter. Dann gilt für die Konzentrationen der Reaktionspartner das Massenwirkungsgesetz (MWG).

Das einfachste Beispiel für ein dynamisches Gleichgewicht ist das Verteilungsgleichgewicht. Dazu ein Experiment:

Iod löst sich mit gelb-bräunlicher Farbe in Wasser/Methanol und mit rot-violetter Farbe in Petrolbenzin. Die beiden Flüssigkeiten sind nicht miteinander mischbar. 

Bei Schütteln einer Iod-Lösung in Petrolbenzin mit Wasser/Methanol wechselt ein (kleiner) Teil des Iods in das Wasser/Methanol. Schüttelt man umgekehrt reines Petrolbenzin mit einer Lösung von Iod in Wasser/Methanol, wandert das Iod in entgegengesetzter Richtung über die Grenze zwischen den beiden Phasen.

Als Reaktionsgleichung formuliert passiert dabei folgendes:

Walter Nernst entdeckte, dass man das Massenwirkungsgesetz auch auf solche Experimente anwenden kann, es trägt dann den Namen Nernstscher Verteilungssatz.

Beispiele