Dissoziationskonstante

Die Dissoziationskonstante, abgekürzt K_d, ist in der Chemie ein Maß dafür, wo sich in einer Dissoziationsreaktion

$\mathrm{AB \ \rightleftharpoons \ A \ + \ B}$

ein Gleichgewicht einstellt. Sie gibt an "auf welcher Seite" der Reaktion das Gleichgewicht liegt bzw. in welcher Form (dissoziiert oder undissoziiert) die Substanz bevorzugt vorliegt. Je größer K_d ist, desto weiter liegt das Gleichgewicht bei der dissoziierten Form. Die Dissoziationskonstante ist ein Spezialfall der Gleichgewichtskonstante aus dem Massenwirkungsgesetz. Bei Reaktionen in Lösungen ist die Dissoziationskonstante K_d, im thermodynamischen Sinne, praktisch nur von der Temperatur abhängig. Theoretisch wird sie auch vom Druck beeinflusst, was jedoch nur bei Gasen eine Rolle spielt. Für beide Reaktionen gibt es die Geschwindigkeitskonstanten k₁ für die Dissoziationsreaktion als Hinreaktion und k _{− 1} für die Assoziationsreaktion als Rückreaktion. Sie wird wie folgt berechnet:

$K_d = {c(A) \cdot c(B) \over c(AB)} = {k_1 \over k_{-1}}$

c(A), c(B), und c(AB) sind die Konzentrationen der Stoffe A, B, und AB in Mol pro Liter (kurz: mol/L). Früher wurde auch das Symbol M für die Maßeinheit mol/L verwendet.

Die Dissoziationskonstante ändert sich mit der Temperatur. Die Temperaturabhängigkeit kann aus dem Verhältnis der Temperaturfunktionen der Geschwindigkeitskonstanten für Hin- und Rückreaktion nach Arrhenius beschrieben werden.

$K_d = {k_1 \over k_{-1}} = {A_1 \cdot e^{-E_{A1}/RT} \over {A_{-1} \cdot e^{-E_{A-1}/RT}}}$

Beispiele

Thermische Dissoziation von Distickstofftetroxid

Der thermische Zerfall von Distickstofftetroxid zu Stickstoffdioxid ist eine Gleichgewichtsreaktion: $\mathrm{N_2O_4 \ \rightleftharpoons \ 2NO_2 }$ Diese Reaktion wird gern als Schauexperiment vorgeführt, da die Änderung der Gleichgewichtseinstellung in einem moderaten Temperaturbereich erfolgt und die Gleichgewichtseinstellung hinreichend schnell verläuft. Eine mit Distickstofftetroxid/Stickstoffdioxid gefüllte Ampulle zeigt in warmen Wasser die Gleichgewichtseinstellung zum rotbraunen Stickstoffdioxid. Im Eiswasser erfolgt eine Entfärbung infolge der Gleichgewichtsverschiebung zum farblosen Distickstofftetroxid. Die Dissoziationskonstante kann hier über die konzentrationsproportionalen Partialdrücke wiedergegeben werden:^[1]

$K_d = {p^2(NO_2) \over p(N_2O_4)}$

Der Wert der Dissoziationskonstante hängt signifikant von der Temperatur ab.

T in °C	0	8,7	25	35	45	50	86,5	101,5	130,8
Kd[1] in atm	0,0177	0,0374	0,174	0,302	0,628	0,863	7,499	16,18	59,43

Siehe auch

pH-Wert | Massenwirkungsgesetz | Säurekonstante

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} J. Chao; R.C. Wilhoit; B.J. Zwolinski: Gas phase chemical equilibrium in dinitrogen trioxide and dinitrogen tetroxide in Thermochim. Acta 10 (1974) 359-371.doi:10.1016/0040-6031(74)87005-X