Allg. und Anorganische Chemie - Exam

Aufgabe 1)

Betrachte das Element Gallium (Ga) im Periodensystem der Elemente. Gallium hat die Ordnungszahl 31 und gehört zur 13. Gruppe des Periodensystems. Die Elektronenkonfiguration von Gallium ist [Ar] 3d^10 4s^2 4p^1. Es hat 31 Protonen und in seinem häufigsten Isotop 39 Neutronen. Gallium zeigt typische metallische und nichtmetallische Eigenschaften.

a)

Berechne die Gesamtzahl der Elektronen auf den inneren Schalen (K, L, M) von Gallium und gib deren Verteilung an. Wie viele Elektronen befinden sich auf der äußersten Schale?

Lösung:

Um die Gesamtzahl der Elektronen auf den inneren Schalen (K, L, M) von Gallium zu berechnen und deren Verteilung anzugeben, müssen wir die Elektronenkonfiguration von Gallium näher betrachten: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹.

• Die K-Schale kann maximal 2 Elektronen aufnehmen.

• Die L-Schale kann maximal 8 Elektronen aufnehmen.

• Die M-Schale kann maximal 18 Elektronen aufnehmen.

• Die N-Schale kann maximal 32 Elektronen aufnehmen.

Nun schauen wir uns die Elektronenkonfiguration von Gallium im Detail an:

• [Ar] steht für die Elektronenkonfiguration von Argon, das insgesamt 18 Elektronen hat: 2 (K-Schale), 8 (L-Schale), 8 (M-Schale).

Zusätzlich zu diesen 18 Elektronen von Argon hat Gallium 13 weitere Elektronen:

• 3d¹⁰ (10 Elektronen, M-Schale)
• 4s² (2 Elektronen, N-Schale)
• 4p¹ (1 Elektron, N-Schale)

Die Verteilung der Elektronen in Gallium ist also wie folgt:

• K-Schale: 2 Elektronen
• L-Schale: 8 Elektronen
• M-Schale: 18 Elektronen (8 Elektronen von Argon + 10 weitere Elektronen)
• N-Schale: 3 Elektronen (2 Elektronen in 4s und 1 Elektron in 4p)

Die inneren Schalen (K, L, M) haben somit:

Total: 2 (K) + 8 (L) + 18 (M) = 28 Elektronen

Die äußerste Schale (N) hat:

• 3 Elektronen

b)

Bestimme anhand der gegebenen Elektronenkonfiguration die Werte für die Elektronegativität, Ionisierungsenergie und den Atomradius von Gallium. Begründe, wie diese Eigenschaften im Kontext der Perioden und Gruppen des Periodensystems einzuordnen sind.

Lösung:

Um die Elektronegativität, Ionisierungsenergie und den Atomradius von Gallium zu bestimmen und im Kontext der Perioden und Gruppen des Periodensystems einzuordnen, müssen wir zunächst das allgemeine Verhalten dieser Eigenschaften im Periodensystem verstehen:

• Elektronegativität: Die Tendenz eines Atoms, Elektronen in einer chemischen Bindung anzuziehen.
• Ionisierungsenergie: Die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron vollständig aus der Hülle eines Atoms zu entfernen.
• Atomradius: Der mittlere Abstand zwischen dem Kern eines Atoms und der äußersten Hülle der Elektronenwolke.

Nun, lassen Sie uns diese Eigenschaften für Gallium betrachten:

• Elektronegativität:
• Gallium gehört zur 13. Gruppe des Periodensystems und liegt in der 4. Periode. Innerhalb einer Gruppe nimmt die Elektronegativität tendenziell ab, wenn man von oben nach unten in der Gruppe geht, und innerhalb einer Periode nimmt sie tendenziell zu, wenn man von links nach rechts geht. Der Elektronegativitätswert von Gallium beträgt ungefähr 1,81.

• Ionisierungsenergie:
• Die Ionisierungsenergie zeigt das gleiche Trendverhalten wie die Elektronegativität. Innerhalb einer Periode nimmt die Ionisierungsenergie von links nach rechts zu, und innerhalb einer Gruppe nimmt sie von oben nach unten ab. Die erste Ionisierungsenergie von Gallium beträgt ungefähr 578 kJ/mol.

• Atomradius:
• Der Atomradius nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts ab, da die effektive Kernladung zunimmt und die Elektronen stärker angezogen werden. Innerhalb einer Gruppe nimmt der Atomradius von oben nach unten zu, da zusätzliche Elektronenschalen hinzugefügt werden. Gallium hat einen Atomradius von ungefähr 135 pm (Pikometern).

Im Kontext der Gruppen und Perioden bedeutet dies:

• Gallium, das sich in der 13. Gruppe und der 4. Periode befindet, hat moderate Werte für Elektronegativität und Ionisierungsenergie im Vergleich zu seinen Nachbarn. Es hat eine höhere Elektronegativität und Ionisierungsenergie als die Elemente, die links von ihm in derselben Periode sind (z.B. Calcium), aber niedrigere Werte als die Elemente rechts von ihm (z.B. Germanium oder Arsen).
• Sein Atomradius ist kleiner als der der Elemente links von ihm in der Periode (z.B. Calcium) und größer als die Elemente rechts von ihm (z.B. Germanium).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Eigenschaften von Gallium gut den allgemeinen Trends im Periodensystem entsprechen. Seine Elektronegativität, Ionisierungsenergie und Atomradius sind durch seine Position innerhalb der Gruppe und der Periode vorhersehbar und liegen im Rahmen der erwarteten Werte für Elemente dieser Position im Periodensystem.

Aufgabe 2)

Die verschiedenen Bindungstheorien – Ionenbindung, kovalente Bindung und Metallbindung – erklären, wie Atome miteinander zu Molekülen oder Kristallen verbunden sind. Bei der Ionenbindung resultiert die Bindung aus der elektrostatischen Anziehung zwischen Kationen und Anionen und tritt typischerweise auf, wenn der Elektronegativitätsunterschied (ΔEN) größer als 1,7 ist. Dies führt zur Bildung von Kristallgittern und hohen Schmelzpunkten. Eine kovalente Bindung entsteht durch das Teilen von Elektronenpaaren zwischen Atomen und tritt auf, wenn der ΔEN kleiner als 1,7 ist. Dies führt zur Bildung von Molekülen mit niedrigeren Schmelzpunkten. Die Metallbindung wird durch das Elektronengasmodell beschrieben, bei dem die Elektronen frei beweglich im Metallgitter sind, was zu Eigenschaften wie elektrischer Leitfähigkeit und Duktilität führt.

a)

Berechne den Elektronegativitätsunterschied (ΔEN) für die Verbindung Natriumchlorid (NaCl). Die Elektronegativität von Natrium (Na) beträgt 0,93 und die von Chlor (Cl) beträgt 3,16. Klassifiziere die Bindung in NaCl basierend auf dem ΔEN-Wert und erkläre, welche Eigenschaften diese Art von Bindung dem Material verleiht.

Lösung:

Um den Elektronegativitätsunterschied (\(ΔEN\)) für die Verbindung Natriumchlorid (NaCl) zu berechnen, befolgen wir die folgenden Schritte:

• Schritt 1: Bestimme die Elektronegativitätswerte der beteiligten Elemente.
• Schritt 2: Subtrahiere den kleineren Elektronegativitätswert vom größeren Wert.

Gegebene Werte:

• Elektronegativität von Natrium (Na): 0,93
• Elektronegativität von Chlor (Cl): 3,16

Berechnung:

• \[ΔEN = EN_{\text{Cl}} - EN_{\text{Na}}\]
• \[ΔEN = 3,16 - 0,93\]
• \[ΔEN = 2,23\]

Der Elektronegativitätsunterschied (\(ΔEN\)) für NaCl beträgt 2,23. Da dieser Wert größer als 1,7 ist, klassifizieren wir die Bindung als Ionenbindung.

Eigenschaften der Ionenbindung in NaCl:

• Hoher Schmelzpunkt: Wegen der starken elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Kationen (Na⁺) und Anionen (Cl^-).
• Bildung von Kristallgittern: NaCl bildet ein stabiles Kristallgitter.
• Leitfähigkeit: Im festen Zustand ist NaCl ein schlechter Leiter, aber in geschmolzenem Zustand oder in wässriger Lösung leitet es Strom, da die Ionen frei beweglich sind.
• Härte: Ionenbindungen führen oft zu harten und spröden Materialien.

b)

Beschreibe ausführlich die Metallbindung im Elektronengasmodell. Erkläre, wie diese Modell die physikalischen Eigenschaften von Metallen wie elektrische Leitfähigkeit und Duktilität erklärt.

Lösung:

Metallbindung und das Elektronengasmodell:

Die Metallbindung ist ein Bindungstyp, der besonders für Metalle charakteristisch ist und durch das Elektronengasmodell beschrieben wird. Dieses Modell erklärt eine Vielzahl von physikalischen Eigenschaften, die für Metalle typisch sind.

• Elektronengasmodell:
  • In Metallen geben die Atome ihre Valenzelektronen ab, die dann als freie Elektronen, auch Elektronengas genannt, durch das Metallgitter „schwimmen“.
  • Die positiven Atomrümpfe (Ionen) verbleiben an festen Gitterplätzen, während die delokalisierten Elektronen das gesamte Metallgitter durchdringen.
  • Diese freien Elektronen wirken wie ein „Kleber“, der die positiven Metallionen zusammenhält, was die Kohäsion im Metallgitter verstärkt.

Physikalische Eigenschaften von Metallen aufgrund der Metallbindung:

• Elektrische Leitfähigkeit:
  • Die freien Elektronen im Elektronengasmodell ermöglichen es Elektronen, sich leicht durch das Metall zu bewegen, wenn eine Spannung angelegt wird.
  • Dadurch kann Strom durch das Metall fließen, was Metalle zu guten Leitern macht.
• Wärmeleitfähigkeit:
  • Die gleichen freien Elektronen, die für die elektrische Leitfähigkeit verantwortlich sind, ermöglichen auch die effiziente Übertragung von Wärmeenergie durch das Metallgitter.
• Duktilität und Verformbarkeit:
  • Die positiven Metallionen im Gitter können relativ zueinander verschoben werden, ohne dass die Bindung zwischen ihnen verloren geht, da die freien Elektronen den Zusammenhalt weiterhin gewährleisten.
  • Dies ermöglicht es Metallen, unter mechanischem Druck verformt zu werden, ohne zu brechen – ein Phänomen, das als Duktilität bezeichnet wird.
• Glanz:
  • Metalle zeigen oft einen charakteristischen Glanz, da die freien Elektronen Licht reflektieren. Diese Reflektion entsteht, weil die delokalisierten Elektronen in der Lage sind, elektromagnetische Wellen auf ihrer Oberfläche zu schwingen.

Insgesamt erklärt das Elektronengasmodell viele der besonderen physikalischen Eigenschaften, die Metalle aufweisen, und zeigt, warum Metalle in so vielen technologischen und industriellen Anwendungen von wesentlicher Bedeutung sind.

c)

Vergleiche die Struktur und Bindungseigenschaften eines typischen kovalent gebundenen Moleküls, wie z.B. H2O, mit denen eines ionisch gebundenen Kristalls, wie z.B. NaCl. Erläutere, wie sich diese Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften der beiden Verbindungen widerspiegeln.

Lösung:

Vergleich der Struktur und Bindungseigenschaften:

• Kovalent gebundenes Molekül (z.B. H₂O):
• Struktur:
  • In H₂O teilen sich die Wasserstoff- und Sauerstoffatome Elektronenpaare, um stabile Elektronenkonfigurationen zu erreichen.
  • Die Wasserstoffatome sind durch kovalente Bindungen mit dem Sauerstoffatom verbunden, wobei Elektronenpaare geteilt werden.
  • Es entsteht eine gewinkelte Struktur mit einem Bindungswinkel von etwa 104,5°.
• Bindungseigenschaften:
  • Kovalente Bindungen bestehen aus geteilten Elektronenpaaren zwischen Atomen.
  • Die Bindung ist stark innerhalb der Moleküle, aber die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen (zwischenmolekulare Kräfte) können relativ schwach sein.
• Ionisch gebundener Kristall (z.B. NaCl):
• Struktur:
  • In NaCl wird das Natriumatom (Na) ein Elektron an das Chloratom (Cl) abgegeben, wodurch Na⁺ und Cl^--Ionen entstehen.
  • Die resultierenden Ionen werden durch starke elektrostatische Kräfte in einer Kristallgitterstruktur zusammengehalten.
  • Das Kristallgitter von NaCl ist ein kubisches Gitter, in dem sich die Ionen in einer regelmäßigen, dreidimensionalen Anordnung befinden.
• Bindungseigenschaften:
  • Ionische Bindungen bestehen aus elektrostatischen Anziehungen zwischen Kationen und Anionen.
  • Die Anziehungskräfte im Kristallgitter sind sehr stark, was zu charakteristischen physikalischen Eigenschaften führt.

Vergleich der physikalischen Eigenschaften:

• Schmelz- und Siedepunkte:
  • Kovalente Moleküle wie H₂O haben oft niedrigere Schmelz- und Siedepunkte, da die zwischenmolekularen Kräfte (z.B. Wasserstoffbrückenbindungen) schwächer sind als die Kräfte innerhalb der Moleküle.
  • Ionische Verbindungen wie NaCl haben hohe Schmelz- und Siedepunkte aufgrund der starken elektrostatischen Anziehungskräfte zwischen den Ionen im Kristallgitter.
• Löslichkeit:
  • Kovalente Moleküle lösen sich eher in lösungsmittelähnlichen Verbindungen (z.B. H₂O in Wasser aufgrund der Polarität des Wassermoleküls).
  • Ionische Verbindungen lösen sich gut in polaren Lösungsmitteln wie Wasser, da die polaren Wassermoleküle die Ionen umgeben und sie hydratisieren.
• Elektrische Leitfähigkeit:
  • Kovalente Moleküle wie H₂O leiten in reinem Zustand keinen Strom, da sie keine freien Ladungsträger haben.
  • Ionische Verbindungen wie NaCl leiten Strom, wenn sie in Wasser gelöst oder geschmolzen sind, da die Ionen frei beweglich sind.

Aufgabe 3)

Du bereitest eine Pufferlösung im Labor vor. Die Pufferlösung soll aus Essigsäure (HA) und Natriumacetatlösung (A^-) bestehen. Essigsäure hat eine Säurekonstante (K_a) von 1.8 x 10^-5.

a)

Berechne den pH-Wert dieser Pufferlösung, wenn die Konzentration von Essigsäure 0.1 M und die Konzentration von Natriumacetat 0.1 M beträgt.

Lösung:

Um den pH-Wert einer Pufferlösung zu berechnen, die aus Essigsäure (HA) und Natriumacetat (A^-) besteht, können wir die Henderson-Hasselbalch-Gleichung verwenden:

• Formel:

  Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet:

  \[ \text{pH} = \text{p}K_a + \text{log} \frac{[A^-]}{[HA]} \]

• Gegebene Werte:

  • Konzentration von Essigsäure, \( [HA] = 0.1 \text{ M} \)
  • Konzentration von Natriumacetat, \( [A^-] = 0.1 \text{ M} \)
  • Säurekonstante, \( K_a = 1.8 \times 10^{-5} \)

• Berechnung von pK_a:

  \[ \text{p}K_a = -\text{log} K_a \]

  \[ \text{p}K_a = -\text{log}(1.8 \times 10^{-5}) \]

  \[ \text{p}K_a \thickapprox 4.74 \]

• Berechnung des pH-Werts:

  Da die Konzentrationen von Essigsäure und Natriumacetat gleich sind, vereinfacht sich die Gleichung:

  \[ \text{pH} = \text{p}K_a + \text{log} \frac{[A^-]}{[HA]} \]

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} \frac{0.1 \text{ M}}{0.1 \text{ M}} \]

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} 1 \]

  Da \( \text{log} 1 = 0 \), bleibt:

  \[ \text{pH} = 4.74 \]

Daher beträgt der pH-Wert der Pufferlösung 4.74.

b)

Wie ändert sich der pH-Wert, wenn die Konzentration der Essigsäure auf 0.05 M verringert wird, während die Konzentration des Natriumacetats unverändert bleibt?

Lösung:

Um den pH-Wert der Pufferlösung zu berechnen, wenn die Konzentration der Essigsäure (HA) auf 0.05 M verringert wird, während die Konzentration des Natriumacetats (A^-) bei 0.1 M bleibt, verwenden wir erneut die Henderson-Hasselbalch-Gleichung:

• Formel:

  Die Henderson-Hasselbalch-Gleichung lautet:

  \[ \text{pH} = \text{p}K_a + \text{log} \frac{[A^-]}{[HA]} \]

• Gegebene Werte:

  • Konzentration von Essigsäure, \( [HA] = 0.05 \text{ M} \)
  • Konzentration von Natriumacetat, \( [A^-] = 0.1 \text{ M} \)
  • Säurekonstante, \( K_a = 1.8 \times 10^{-5} \)
  • pK_a des Essigsäure: \( \text{p}K_a = 4.74 \)

• Berechnung des pH-Werts:

  Setze die Werte in die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ein:

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} \frac{0.1 \text{ M}}{0.05 \text{ M}} \]

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} \left( \frac{0.1}{0.05} \right) \]

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} 2 \]

• Berechnung von log(2):

  Der Wert von \( \text{log} 2 \approx 0.3010 \)

  Somit:

  \[ \text{pH} = 4.74 + 0.3010 \]

  \[ \text{pH} = 5.04 \]

Daher beträgt der neue pH-Wert der Pufferlösung 5.04.

c)

Erläutere, was passieren würde, wenn Du eine starke Säure wie Salzsäure (HCl) zu Deiner Pufferlösung hinzufügst. Wie beeinflusst dies den pH-Wert und warum?

Lösung:

Der Einfluss einer starken Säure wie Salzsäure (HCl) auf eine Pufferlösung kann durch das Konzept der Pufferwirkung erklärt werden:

• Prinzip der Pufferwirkung:

Pufferlösungen bestehen aus einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base. Sie sind in der Lage, begrenzte Mengen an starken Säuren oder Basen zu neutralisieren, indem sie die hinzugefügten H⁺-Ionen oder OH^--Ionen abfangen. Dadurch wird eine starke Änderung des pH-Werts verhindert.

• Reaktion bei Zugabe von HCl:

Salzsäure (HCl) ist eine starke Säure und dissoziiert vollständig in Wasser zu H⁺ und Cl^-:

 HCl → H+ + Cl- 

Die H⁺-Ionen aus der Salzsäure werden von den Acetat-Ionen (A^-) in der Pufferlösung abgefangen, wodurch zusätzliche Essigsäure (HA) gebildet wird:

 H+ + A- → HA 

• Auswirkung auf den pH-Wert:

Infolge dieser Reaktion erhöht sich die Konzentration der Essigsäure (HA) und verringert sich die Konzentration der Acetat-Ionen (A^-). Der pH-Wert der Lösung wird leicht abnehmen, weil die Hinzufügung von HCl das Verhältnis von \([A^-]/[HA]\) verschiebt. Der pH-Wert ändert sich jedoch nicht drastisch, da der Puffer die meisten der hinzugefügten H⁺-Ionen neutralisiert. Diese Fähigkeit zur Neutralisation ist der Grund, warum die pH-Änderung bei Zugabe einer geringen Menge starker Säure relativ klein bleibt.

Insgesamt wird der pH-Wert der Pufferlösung leicht sinken, aber die Pufferlösung wird weiterhin in der Lage sein, den pH-Wert in einem bestimmten Bereich zu halten. Je mehr HCl hinzugefügt wird, desto mehr wird diese Pufferkapazität jedoch erschöpft, und die pH-Änderung wird signifikanter.

d)

Eine Pufferlösung wird oft verwendet, um eine stabile Umgebung in biochemischen Experimenten zu gewährleisten. Erläutere anhand der Henderson-Hasselbalch-Gleichung, warum Pufferlösungen effektiv sind. Berechne zudem den pH-Wert einer Lösung, in der die Konzentration der Essigsäure 0.1 M und die Konzentration des Acetats 0.01 M beträgt.

Lösung:

Pufferlösungen sind wichtig für biochemische Experimente, weil sie eine stabile Umgebung bieten. Dies wird durch die Pufferkapazität erreicht, die auf der Zusammensetzung einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base basiert. Die Effektivität von Pufferlösungen kann anhand der Henderson-Hasselbalch-Gleichung erläutert werden:

• Henderson-Hasselbalch-Gleichung:

  \[ \text{pH} = \text{p}K_a + \text{log} \frac{[A^-]}{[HA]} \]

• Warum Pufferlösungen effektiv sind:

  • Die Gleichung zeigt, dass der pH-Wert der Pufferlösung von dem Verhältnis der Konzentration der konjugierten Base ([A^-]) zur schwachen Säure ([HA]) abhängt.
  • Wenn geringe Mengen starker Säuren (H⁺) oder Basen (OH^-) hinzugefügt werden, ändern sich die Konzentrationen von [A^-] und [HA] nur geringfügig, wodurch der pH-Wert relativ stabil bleibt.
  • Da das Verhältnisses \( \frac{[A^-]}{[HA]} \) logarithmisch ist, führt eine kleine Änderung im Verhältnis zu einer noch kleineren Änderung im pH-Wert.
  • Pufferlösungen sind in einem bestimmten pH-Bereich am effektivsten, was von dem pK_a-Wert der Säure abhängt. Für Essigsäure liegt der effektive Pufferbereich um den pK_a-Wert von 4.74.

• Berechnung des pH-Werts:

  Gegebene Werte:

  • Konzentration der Essigsäure (HA): 0.1 M
  • Konzentration des Acetats (A^-): 0.01 M
  • Säurekonstante (K_a = 1.8 x 10^-5)
  • pK_a des Essigsäure: 4.74

  Setze die Werte in die Henderson-Hasselbalch-Gleichung ein:

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} \frac{0.01 \text{ M}}{0.1 \text{ M}} \]

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} \left( \frac{0.01}{0.1} \right) \]

  \[ \text{pH} = 4.74 + \text{log} (0.1) \]

  \[ \text{log} (0.1) = -1 \]

  Somit:

  \[ \text{pH} = 4.74 + (-1) \]

  \[ \text{pH} = 3.74 \]

Daher beträgt der pH-Wert der Lösung 3.74.

Aufgabe 4)

Gegeben sei die folgende Gleichgewichtsreaktion im gasförmigen Zustand bei einer bestimmten Temperatur: \( N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g) \) Für diese Reaktion beträgt die Gleichgewichtskonstante \( K_{eq} \) bei 298 K 6.00 x 10^5.

b)

Angenommen, die Reaktion befindet sich im Gleichgewicht und du erhöhst die Konzentration von \( NH_3 \). Beschreibe, wie das System gemäß dem Prinzip von Le Chatelier reagieren würde und wie sich dies auf die Konzentrationen der Reaktanten und Produkte auswirken würde.

Lösung:

Hauptaufgabe: Gegeben sei die folgende Gleichgewichtsreaktion im gasförmigen Zustand bei einer bestimmten Temperatur: \( N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g) \) Für diese Reaktion beträgt die Gleichgewichtskonstante \( K_{eq} \) bei 298 K 6,00 x 10^5. Teilaufgabe: Angenommen, die Reaktion befindet sich im Gleichgewicht und du erhöhst die Konzentration von \( NH_3 \). Beschreibe, wie das System gemäß dem Prinzip von Le Chatelier reagieren würde und wie sich dies auf die Konzentrationen der Reaktanten und Produkte auswirken würde.

• Das Prinzip von Le Chatelier besagt, dass ein System, das sich im Gleichgewicht befindet, auf eine Störung so reagiert, dass es dieser Störung entgegenwirkt und ein neues Gleichgewicht erreicht.

• Wenn die Konzentration von \( NH_3 \) erhöht wird, so wird das Gleichgewicht gestört, da das Verhältnis zwischen den Reaktanten und Produkten nicht mehr der Gleichgewichtskonstante \( K_{eq} \) entspricht.

• Um das Gleichgewicht wiederherzustellen, wird die Reaktion nach links verschoben. Dies bedeutet, dass \( NH_3 \) in \( N_2 \) und \( H_2 \) zerlegt wird.

• Die Konzentration von \( NH_3 \) nimmt ab, da ein Teil davon in \( N_2 \) und \( H_2 \) zerlegt wird.
• Die Konzentrationen von \( N_2 \) und \( H_2 \) nehmen zu, da mehr \( NH_3 \) zurück in die Reaktanten zerlegt wird.

• Das Hinzufügen von \( NH_3 \) führt dazu, dass das System nach dem Prinzip von Le Chatelier reagiert, indem es das Gleichgewicht nach links verschiebt. Dies reduziert die Konzentration von \( NH_3 \) und erhöht die Konzentrationen von \( N_2 \) und \( H_2 \), bis ein neues Gleichgewicht erreicht ist.
• Mathematisch bedeutet das, das Verhältnis der Konzentrationen \( \frac{[NH_3]^2}{[N_2][H_2]^3} \) sinkt temporär unter den Wert von \( K_{eq} \), und das System reagiert, um dieses Verhältnis wiederherzustellen.