Gleichgewichtskonstante
Was sagt die Gleichgewichtskonstante bei chemischen Reaktionen aus und wie hängt sie mit dem Massenwirkungsgesetz zusammen? In diesem Artikel erklären wir dir, was die Gleichgewichtskonstante bedeutet, wie du sie berechnen kannst und wovon sie abhängig ist.
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Inhaltsübersicht
Gleichgewichtskonstante einfach erklärt
Die Gleichgewichtskonstante K gibt das Verhältnis der Konzentration aller an einer chemischen Gleichgewichtsreaktion beteiligten Stoffe an. Sie wird insbesondere in Zusammenhang mit dem Massenwirkungsgesetz verwendet. Deshalb wird sie oft auch als Massenwirkungskonstante, seltener als Equilibriumskonstante bezeichnet. Der Wert der Gleichgewichtskonstante hängt im Gegensatz zu der Lage des Gleichgewichts nur von der Temperatur ab und nicht von der Konzentration oder dem Druck.
Gleichgewichtskonstante K
Die Gleichgewichtskonstante K ist bei konstanter Temperatur und konstantem Druck gegeben durch:
bezeichnet hierbei die eulersche Zahl, 
die Standard-Gibbs-Energie
und 
die Gaskonstante. Die Temperatur 
muss immer in Kelvin angegeben werden.
Bei einem Wert von 
befindet sich das Gleichgewicht dieser Reaktion auf Seite der Edukte. Bei einem Wert von 
liegt das Gleichgewicht auf der Seite der Produkte.
Die Größe dieser Konstante kann nur durch Änderung einer äußeren Bedingung verändert werden – der Temperatur. Durch eine Temperatursenkung kannst du den Wert der Gleichgewichtskonstante in Richtung des exothermen Verlaufs verändern, durch eine Erhöhung entsprechend in die entgegengesetzte Richtung. Eine Änderung von Druck oder Konzentration kann zwar die Lage des Gleichgewichts verändern, die Größe der Gleichgewichtskonstante bleibt dabei jedoch gleich.
Den Zusammenhang von Temperaturänderung und Änderung der Gleichgewichtskonstante kannst du durch die sogenannte van’t hoff Gleichung beschreiben. Diese wird bei konstantem Druck 
Reaktionsisobare genannt:
Bei einem konstanten Volumen wird sie Reaktionsisochore genannt:
bezeichnet hierbei die Gaskonstante
, 
die innere Standardenergie und 
die Standardenthalpie. Die Temperatur wird in Kelvin angegeben und die jeweiligen Indizes und 
stehen für einen konstanten Druck und ein konstantes Volumen.
Gleichgewichtskonstante Kc
Die Gleichgewichtskonstante 
bezieht die Konzentrationen der reagierenden Edukte und Produkte mit ein.
Betrachten wir folgende beispielhafte Gleichgewichtsreaktion. Hier reagieren A und B reversibel zu C und D. Dabei handelt es sich bei den Großbuchstaben um die Reaktionspartner und bei den Kleinbuchstaben um deren stöchiometrische Koeffizienten:
Die Konstante lässt sich nun berechnen mit:
Gleichgewichtskonstante Kp
Bei Vorliegen einer chemischen Reaktion mit ausschließlich gasförmigen Stoffen kannst du die Gleichgewichtskonstante 
berechnen. Diese erhältst du durch Betrachtung der Partialdrücke dieser Stoffe.
Die Formel dieser Konstante kannst du auch durch eine Kombination von und der idealen Gasgleichung
.
Dann ergibt sich für :
Zu beachten ist hier, dass die Temperatur in Kelvin angegeben wird. Die Buchstaben a, b, c und d stehen für „Hochzahlen“ der jeweiligen Edukte und Produkte.
Gleichgewichtskonstante Einheit
Die allgemeine chemische Gleichgewichtskonstante K ist immer dimensionslos, sie besitzt also keine Einheit, sondern gibt lediglich ein Verhältnis an. Die Dimensionen von und lassen sich nicht allgemein formulieren, da sie immer von den Einheiten der reagierenden Stoffe abhängen. Eine jedoch häufig vorkommende Einheit für ist 
und für 
.
Gleichgewichtskonstante berechnen
Betrachten wir abschließend noch eine beispielhafte Berechnung jeweils für und .
Gegeben sei die Reaktion für das chemische Gleichgewicht von Iodwasserstoff:
Nach einiger Zeit stellt sich bei 490 °C ein konstantes Konzentrationsverhältnis von 
Wasserstoff, Iod und 
Iodwasserstoff ein.
Die Konstante kannst du dann wie folgt berechnen:
Da 
liegt das Gleichgewicht auf der Seite der Produkte.
Schau dir für eine ausführliche Berechnung von am Beispiel der Ammoniaksynthese gerne unseren Artikel zum Massenwirkungsgesetz
an.
Da alle reagierenden Stoffe in dieser Gleichgewichtsreaktion gasförmig sind, kannst du auch den Wert für die Konstante berechnen.
Der Wert für die Gaskonstante beträgt 
und der Wert für 490 °C in Kelvin beträgt 
. Für die Werte von c,d,a und b müssen die Hochzahlen der jeweiligen Produkte und Edukte betrachtet werden.
Du erhältst für 
und 
.
Eingesetzt ergibt sich:
= 45,9
Wie du siehst entspricht der Wert von in diesem Fall exakt dem Wert von .