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Temperaturabhängigkeit des chemischen Gleichgewichts

Zerfall von Calciumcarbonat zu Calciumoxid und Kohlendioxid

Kalkbrennen ist die thermische Zersetzung von Calciumcarbonat zu Calciumoxid und Kohlendioxid, die mit merklichem Umsatz bei Temperaturen zwischen 900 bis 1.300°C stattfindet.

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Abb.1
Vergleich der Werte aus der Abschätzregel mit der genauen Berechnung für die Reaktion CaCO3 CaO + CO2

Detaillierte Berechnung von ΔrG° und K bei 298 und 1.173 K

Tab.1
Standardwerte für die beteiligten Substanzen
CaCO3(s) CaCO(s) CO2 Reaktion1)
HB° / kJmol-1 1.207 635,09 393,52 ΔrH° 298 = 178,39 kJmol-1
SB° / JK-1mol-1 93 40 213,69 ΔrS° 298 = 160,69 JK-1mol-1
Cp,m / JK-1mol-1 82 43 37,13 Δ r Cp,m = 1,87 JK-1mol-1

Mit diesen Daten ergibt sich für die Standardreaktionsarbeit

ΔrG° ( T ) / kJ mol-1 = 178,39 - ( T / K ) · 0,16069 - 0,00187 · ( T / K ) - 298 + ( T / K ) 0,00187 · ln T 298 K

und somit für die Gleichgewichtskonstante

Tab.2
Berechnung der Gleichgewichtskonstante nach ln K = - ΔrG° / R T
T / K ΔrG° / kJmol-1 K
Abschätzung 298 130,504 1,331023
Abschätzung 1.173 10,099 2,817
genaue Rechnung 1.173 8,73 2,448

Bei Raumtemperatur liegt folglich das Gleichgewicht auf Seiten der Edukte. Erst bei hohen Temperaturen findet die thermische Dissoziation statt.

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Abb.2
Auftragung von ΔrG° gegen T 0
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